有壹種“泵”，不需要外接動力，沒有噪音，肉眼看不見。它“工作”的地方是植物的細胞；運輸的東西也很特別——是植物吸收的鹽分。科學家給它起了壹個很特別的名字:Na+(鈉離子)/H+(氫離子)反向轉運蛋白。
山東師範大學趙彥修教授和張輝教授領導的研究小組從鹽地堿蓬中發現了這種蛋白，還分離到了控制這種蛋白產生的Na+/H+逆向轉運蛋白(SsNHX1)的全長cDNA。這壹發現給沈睡千年的鹽堿地開發帶來了新的希望。
為什麽堿蓬是鹹的？
堿蓬是鹽堿沙灘上最重要的“固定居民”。秋天，堿蓬是白色鹽堿沙灘上唯壹的亮色。這種可以在海水中生長的植物支撐著黃河三角洲脆弱的生態系統。
早先，堿蓬只能作為兔子或昆蟲的“口糧”。在饑荒時期，災民也依靠它生存。近年來，野菜大量上市，堿蓬成為“健康食品”。
堿蓬有壹種獨特的味道:無鹽的鹹。這種容易被普通人忽視的現象，成為山東師範大學壹些研究人員的壹大課題。他們研究植物如何在逆境中生存，旨在培育具有經濟價值的作物品種，堿蓬成為最佳研究對象。
新鮮的堿蓬吃起來有鹽的味道，說明堿蓬本身就含有鹽。但是堿蓬把鹽藏在哪裏呢？
鹽堿地之所以大多貧瘠，是因為土壤中鹽分太多。普通植物很難在鹽堿地上生長。壹種解釋是，當這些植物體內積累的鹽分過高時，它們的根系吸收水分的能力就會降低。沒有水，植物只能死亡。
植物由細胞組成。從細胞的角度來看，當土壤中的鹽(主要是鈉離子)濃度過高時，鈉離子會通過植物的細胞膜自動滲透到低鹽濃度的細胞質中，使細胞質中的鹽濃度升高。過多的鈉離子會影響細胞質中酶的活性，導致細胞代謝困難，從而使植物枯萎死亡。這就是“鹽脅迫”，又稱鹽害。
因此，人們根據植物對土壤含鹽量的適應程度，將植物分為“甜土植物”和“鹽生植物”兩大類。在這兩種植物之間，有壹道不可逾越的“天然屏障”，壹般認為是“土壤含鹽量5‰”，超過這道屏障，甜土植物就無法生存。
鹽生植物也是壹個大家族，如鹽角草、鹽地堿蓬和海洋植物，如海帶。兩者都是鹽生植物，但耐鹽機制不同。海藻和許多陸生鹽生植物的機制是分泌。它們能分泌吸收到體內的鹽分，所以清洗後味道依然清淡。
鹽地堿蓬具有獨特的機制。它可以吸收鹽分，甚至改良鹽堿地，為其他植物的生存和繁殖提供相對良好的環境，形成鹽堿地生態系統。這壹特性使得從事這壹領域的人們稱其為鹽堿地開發的“先鋒植物”，但在此之前，其獨特的機理壹直沒有被人們清楚地認識。
細胞的結構和雞蛋類似:細胞壁像蛋殼，裏面有細胞核(蛋黃)和細胞質(蛋清)。在細胞質中，有壹個叫做液泡的器官，它也在細胞中，漂浮在細胞質中，但它是相對封閉的，其功能類似於壹個儲藏室，調節細胞質內部的平衡。如果細胞質中有什麽多余的影響酶活性的東西，可以放在這裏，不影響細胞質中的酶活性。液泡的作用往往被人們忽視，壹般科普著作中也找不到對它的解釋。
山東師範大學是我省可持續發展十大示範項目之壹，張輝教授是“黃河三角洲土地資源綜合開發利用及耐鹽耐海水植物規模化生產技術研發示範”首席科學家。他推測鹽地堿蓬中的鹽只能藏在細胞的液泡中，其他任何地方都會影響細胞的生命活動。
但問題也隨之產生:如果液泡中儲存的鹽分高於細胞質的其他部分，是什麽能把鹽地堿蓬持續吸收的鹽分輸送到液泡中呢？
水泵是如何工作的？
生命的活動是蛋白質的運動，而蛋白質的形成是由基因控制的，基因是蛋白質的“設計師”。所以，要解釋鹽地堿蓬的獨特機制，需要從基因入手；從應用的角度來看，只有捕捉到這種獨特的基因，才能利用生物技術改良甜土作物，培育新的耐鹽植物。
然而，這項工作的難度也令人望而生畏。
鹽地堿蓬至少有5萬個基因。從如此復雜的系統中找到壹個特定的基因，無疑是大海撈針。在最基礎的投入上，山東師範大學作為地方高校，在科研項目上得到的支持是有限的，也就是說，他們的項目並沒有得到政府的大力支持。
張輝說:“我們在做壹件愚蠢的工作。”
但他們毫不猶豫地做了。1999年，他們首先構建了鹽地堿蓬的基因文庫，並開始篩選文庫和大規模測序；同時，張權等研究組根據人、酵母和擬南芥的基因序列設計了另壹種PCR策略，最終成功克隆了目的基因——“Na+/H+逆向轉運蛋白(SsNHX1)全長cDNA”，並在甜土植物擬南芥中驗證了其功能。他們將發現的基因登記在“基因庫”中，並申請了國家發明專利。最近，
值得註意的是，利用功能基因組策略發掘植物新的抗逆基因已成為國際趨勢，並面臨國際競爭。與投資有保障、設備精良的同行相比，這些科研人員雖然沒有什麽有利條件，但也達到了國際前沿水平，與國外同行並駕齊驅。事實上，他們很早就提出了克隆鹽地堿蓬的上述基因並用於耐鹽作物基因工程育種的想法。在1999年6月的壹次國際研討會上，課題組張輝教授提交的論文介紹了這壹思想，但在8月，美國科學家E？Blumwald在美國《科學》雜誌上正式發表，通過過量表達擬南芥Na+-H+逆向轉運蛋白的編碼基因AtNHX1，獲得了耐鹽轉基因擬南芥的研究。這壹進展增強了課題組成員的信心。2000年7月，他們獲得了該基因的全長序列，這是人們首次成功地從鹽生植物中分離出耐鹽基因。2001年5月，他們完成了基因的功能驗證，展開了壹系列轉基因作物的研究。6月，他們向國家專利局申請了發明專利，今年8月，國家專利對他們的申請進行了公示。
了解了這個基因之後，隱藏在鹽地堿蓬體內的神奇泵的機制就很明顯了:這個泵是壹種具有轉運功能的蛋白質，它會在細胞質中把鈉離子吸附在自己身上，穿過液泡膜到達液泡，然後釋放鈉離子。液泡膜不同於細胞膜，它不允許鹽等物質隨意進出，只能在轉運蛋白的引導下通過。這樣，雖然液泡中鈉離子的濃度很高，但保證了細胞質中鈉離子的濃度很低。細胞的生理代謝活動主要在細胞質中進行，因此鹽地堿蓬不會受到鹽的傷害。這種蛋白質將鹽從低濃度的細胞質中運輸到高濃度的液泡中，就像把水從低的地方送到高的地方，科學家稱之為“抽水”。
該基因的發現意味著耐鹽植物培育的新途徑，這壹發現的商業價值不可估量。
長期以來，人們壹直希望培育出耐鹽抗旱的園藝植物和農作物。然而，中外育種實踐證明，依靠傳統雜交方法無法培育耐鹽作物和園藝植物，而遠緣雜交和細胞水平的細胞工程由於技術原因突破較少，成功率較低。
聰明的讀者會問:如果不耐鹽的甜土植物長出了鹽地堿蓬的“泵”，它們會有和鹽地堿蓬壹樣的耐鹽功能嗎？理論上是可以的，但是需要科學實驗來證明。
讓植物長出“水泵”，當然不能壹個細胞壹個細胞地裝，而是讓植物細胞自己“生產”。俗話說“授人以魚不如授人以漁”。負責生產這個“泵”的“機器”就是上面提到的基因。
山東師範大學的研究人員圍繞他們的發現開展了壹系列研究:通過現代生物技術，將鹽地堿蓬耐鹽的關鍵基因導入不耐鹽耐旱的擬南芥基因組中，獲得了轉基因擬南芥。這種新的擬南芥可以在1/2海水灌溉的條件下完成其生活史；在盆栽條件下，15天不澆水，復水後可恢復生產並結果，而對照植株全部死亡。進壹步研究發現，轉基因擬南芥的耐鹽性和耐旱性大大增強。
作物基因工程及其產業化是世界農業生物技術的前沿。第壹代是培育抗蟲、抗除草劑植物(如抗蟲棉)，第二代是培育品質改良的植物(如蛋白質增加的玉米)，第三代是培育抗逆植物(耐鹽、耐旱植物)。
據調查，全球有近654.38+0億公頃鹽漬化荒地，我國鹽漬化土壤總面積超過8000萬公頃，我省鹽堿地也在654.38+0.4萬公頃以上，每年新生鹽堿地654.38+0萬畝以上，現已荒蕪。我們可以想象壹下:如果讓經濟效益和社會效益高的農作物和樹木長出可以抽送鹽分的“抽水機”，這片廣袤的荒地就會長出金黃色的小麥和郁郁蔥蔥的森林。
壹個小小的“水泵”可能會改變世界。