求知乎大佬用进化和分子生物学的观点解释高等植物对钠盐敏感的可能原因？ 第1页

……我不是相关专业的，所以也只能就相关资料随便说说。目前认为，大部分开花植物对钠盐敏感的主要原因可能是它们在演化中丢失了大多数种类的钠泵 (Na+ ATPase)^[1]，能将钠排出细胞质的就只留下了Na+/H+逆向转运蛋白 (plant-type SOS1 antiporter，AtNHX1等)

除了高浓度离子本身带来的渗透失水效应外，钠离子的代谢毒性主要是由于它能够与钾离子竞争各种对细胞功能至关重要的结合位点。超过50种酶被钾离子激活，而钠离子无法替代这一角色，因此，高浓度的钠或钠钾比过高都会破坏细胞质中的各种酶促过程。此外，核糖体合成蛋白质也需要高浓度的钾离子，这主要是由于 tRNA 与核糖体结合需要钾离子。 钠离子浓度升高对蛋白质合成的破坏似乎是钠离子损伤的重要原因

真核生命中大众最熟悉的三个界：动物、植物和真菌，其中动物与真菌关系最近；而开花植物细胞在分子水平上与动物和真菌细胞最大的差异之一就是钠离子泵的缺失。过量的钠离子累积产生的毒理作用对三界生物都适用，但动物和真菌都能借助钠泵维持住低钠离子浓度的细胞内液，最经典的案例就是动物细胞中那个由ATP供能，泵入两个钾泵出三个钠的钠钾离子泵

一些藓类植物，如小立碗藓Physcomitrella patens 可以在600mm的钠离子溶液中缓慢生长，研究显示它们有着一类类似于真菌细胞ENA-ATPases的蛋白质，可以在中性乃至弱碱性环境中起到钠泵的作用^[2]。重要的是，另一些研究表明这类蛋白可能在藓类植物中广泛存在，并与动物细胞中的钠钾泵等钠泵一同存在于三界外的其他真核生物中，可能暗示着陆地植物的祖先在演化中失去了钠泵，而由此可导出这些祖先应该生活于某种低钠环境中，如果这一猜想属实，那有胚植物就可能是衍生自某种淡水藻类而非直接从海洋登陆（当然，藓类植物的真菌型钠泵也可能是祖先与开花植物祖先分家后通过水平基因转移获得的）

在已知的被子植物中不是没有盐生植物乃至海生植物，它们构成了海草床和红树林的基石。但这些植物在被子植物中的占比不超过0.25%。这类植物一般会将过多的钠离子通过SOS1蛋白释放出细胞或通过AtNHX1等蛋白注入液泡，一些种类还能用叶片表面的盐腺排出导管中的盐分，防止其进入筛管^[3][4]

参考

1. ^Evolution of halophytes: multiple origins of salt tolerance in land plants https://www.publish.csiro.au/fp/Fulltext/FP09269
2. ^Molecular cloning and characterization of a sodium-pump ATPase of the moss Physcomitrella patens https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1046/j.1365-313X.2003.01883.x
3. ^Evolution of halophytes: multiple origins of salt tolerance in land plants https://www.publish.csiro.au/fp/Fulltext/FP09269
4. ^Na+ Tolerance and Na+ Transport in Higher Plants https://academic.oup.com/aob/article/91/5/503/157102?login=true