土壤盐渍化是植物最主要的非生物胁迫因素,已经成为困扰全球农业生产的重大难题。盐分主要通过渗透胁迫和影响植物的离子平衡阻碍其生长发育。很多盐生植物可以适应盐渍环境,并在适宜的盐浓度下表现出良好的生长状态。海马齿是一种多年生肉质真盐生草本植物,主要分布在热带及亚热带海岸的滩地上,有着淡化海水、稳定盐渍土壤、固定沙丘等作用,具有重要的研究价值。本研究中,我们通过分析盐处理下海马齿的形态、结构及生理特性的变化来研究海马齿的盐适应性。光学显微镜观察结果表明,在100-400mM浓度的NaCl处理下,海马齿植株表皮细胞直径增大,茎叶肉质化程度增加,生物量和含水量相应提高,其中,200mM NaCl是海马齿生长的最佳浓度。而当NaCl浓度高于600mM时海马齿生长开始受到抑制。原子分光光度计与能谱分析结果显示随着NaCl浓度的提高海马齿植株中的Na+开始大量积累却只积累少量的K+,600mM处理时海马齿叶与茎中Na+含量最高分别约140mg/g DW与50mg/g DW,而其Na/K值则随NaCl浓度的提高持续上升,1000mM处理时海马齿叶与茎中Na/K值分别达到5与3。透射电镜观察结果表明盐处理下海马齿液泡增大,叶绿体体积变小且脂质球和淀粉粒大量积累、片层结构增多。茎叶的肉质化可以稀释植株内盐离子浓度,而叶绿体脂质球和淀粉粒的增加可减轻因盐胁迫损伤造成的供能不足并提高渗透压达到适应盐胁迫的目的。同时透射电镜联用能谱微区分析得出,海马齿可以将大部分的钠离子积累在液泡中,其次是质外体,然后是细胞质,最后是细胞壁。这些结果说明海马齿可通过盐离子区隔机制来缓解细胞或组织中过高的盐离子从而适应高盐环境。通过研究200mM不同盐离子处理下的海马齿,我们发现比Na+其它离子更能有效促进植物的肉质化及细胞膨大,且只有在Na+下海马齿才表现出最适生长状态,而其它离子均对海马齿有一定的毒害作用,这表明Na+可能为海马齿的营养元素。并且,生长良好的海马齿均具有高的Na/K比。以上研究结果表明,盐生植物海马齿不仅可通过茎叶的肉质化等形态变化来缓解盐毒害,还可利用盐离子区隔化机制调控钠钾平衡,进而适应高盐环境生存,其详细的分子作用机制仍需在进一步的研究。