2025年9月7日，黑龙江八一农垦大学农学院孙晓丽/孙明哲教授团队在国际知名期刊Plant, Cell & Environment（中科院一区TOP，IF= 6.3）发表了题为 “Signalling Networks Underlying Cell Wall Responses to Salinity Stress” 的综述论文。该文系统总结了植物细胞壁响应盐胁迫的最新研究进展，包括细胞壁在盐胁迫下的感知机制、信号转导途径及重塑过程，同时展望了细胞壁研究在作物抗盐育种中的应用潜力。
全球约有10亿公顷土地受盐渍化影响，严重制约农作物产量与农业可持续发展。盐胁迫通过渗透胁迫、离子毒性和氧化损伤等方式影响植物生长。细胞壁作为植物细胞的第一道防线，在感知和响应盐胁迫中扮演着关键角色。
1.盐胁迫下细胞壁的组成与结构变化
在盐胁迫下，植物细胞壁发生显著的结构与成分改变，以适应高盐环境。叶片中果胶积累与去甲基酯化增强，木质素沉积增多，阿拉伯半乳聚糖蛋白（如阿拉伯糖）含量上升，共同提升细胞壁机械强度与稳定性。同时，根部为逃避盐胁迫而发生向盐性（halotropism）响应，木质素沉积增加，扩展蛋白阿拉伯糖基化修饰增强，同时果胶甲基酯酶（PME）活性受抑，从而调控细胞壁延展性与离子通透性。这些动态变化有效增强细胞壁的物理屏障功能，维持细胞壁完整性（CWI）。
2.细胞壁完整性感知与信号传导机制
植物细胞壁不仅是结构屏障，更是感知盐胁迫等逆境信号的前沿哨所。细胞壁完整性的维持依赖于类受体激酶介导的信号途径。CrRLK1L家族（如FER、HERK1和THE1）通过感知细胞壁状态变化，调控Ca²⁺信号和ROS生成；WAKs（Wall-Associated Kinases）通过结合果胶，参与维持细胞膨压和调节扩展过程；LRR-RLKs（如MIK2、FEI1/2）则影响纤维素生物合成和离子稳态。这些受体激酶共同激活下游MAPK、Ca²⁺、ROS及激素信号通路，协同调控细胞壁重塑过程，从而增强植物对盐胁迫的响应。
3.细胞壁响应盐胁迫的生理与分子机制
在盐胁迫下，植物通过多种生理与分子机制维持细胞壁功能与完整性。SnRK2-SPR2模块通过微管重排调控根的避盐生长，BR信号则经BIN2-BES1通路调控XTH表达以增强细胞壁可塑性。SOS信号途径激活Na⁺/H⁺逆向转运和囊泡介导的Na⁺区隔化，有效降低胞内Na⁺毒性。此外，Ca²⁺激活的RBOHs产生活性氧，促进细胞壁交联，对CWI至关重要。细胞骨架通过调控CESA复合物定位与活性参与纤维素合成，其中FER激酶通过磷酸化CC1介导微管重组，直接促进盐胁迫下纤维素的生物合成。
本文系统揭示了植物细胞壁在盐胁迫感知、信号传导及适应性重塑中的核心作用，阐明了多种受体激酶、离子通道、细胞骨架和ROS信号模块协同维持细胞壁完整性（CWI）的机制，为理解植物耐盐性提供了新视角。未来研究应深入解析细胞壁组分被特异性感知的机制及受体-配体互作的结构基础；整合空间转录组、拉曼光谱、冷冻电镜与人工智能等先进技术，揭示细胞壁在时空尺度上的动态变化规律；通过基因编辑与分子育种定向调控细胞壁相关基因，培育耐盐作物。
作者和基金项目
黑龙江八一农垦大学外籍博士后George Bawa、在读硕士研究生孔瑞文和讲师陈茜为共同第一作者，孙晓丽和孙明哲教授为共同通讯作者。本研究得到国家重点研发计划项目(2021YFF1001100)、国家自然科学基金项目（32341033）和黑龙江省自然科学基金项目(YQ2023C035)的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70194
陈茜 供稿
