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青葙(Celosia argentea L.)是苋科一年生草本植物,同时也是一种高钾植物。随着分子生物学的发展,高亲和钾转运体基因的研究已越来越深入,但主要集中在一些模式植物中,如拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、大麦(Hordeum uhulgare)等。本试验针对作物钾素营养特性改良方面的迫切需要和利用钾素营养相关基因的现状,以野生高钾植物青葙为材料,对其钾营养特性进行了研究,克隆到青葙高亲和钾转运体基因,并对其表达和序列进行了分析。主要研究结果如下：1.在不同供钾水平下,青葙Km值随着外界K+浓度的升高而升高,且在高于0.20mmol/L时,其值急剧上升,很可能在高于此浓度时K+的吸收机制发生了改变。在低钾条件下,青葙对K+的亲和力更大,说明青葙是高亲和钾的植物。同时青葙低钾条件下根冠比值要大于在高钾条件下的比值,说明在低钾条件下青葙根系机能活性强。外界钾对青葙叶绿素含量影响不大,但是K+浓度过低或过高都会影响青葙的光合作用。2.正常供钾条件下青葙各部位钾含量大小为茎>根>叶,且含量都达50mg/g以上；外界K+浓度直接影响青葙体内钾含量的分布。3.利用RT-PCR和RACE法克隆得到青葙一个HAK基因,其全长cDNA长2498bp,共编码777个氨基酸,将该基因提交到GenBank,登录号为JF719837,并命名为CaHAK1。4.对CaHAK1进行Real-Time PCR的表达分析,结果显示其主要在根中表达,且在较低钾浓度下其相对表达量较正常钾浓度下的要高。说明低钾对青葙HAK基因具有诱导作用。5.进行同源性分析,结果显示CaHAK1核苷酸序列与其他植物中的HAK基因都具有较高的相似性,且其所编码的氨基酸序列与其他植物如冰叶日中花、商陆、棉花的HAK的相似性分别达87%、86%、79%。推测的蛋白质分子量为87.5518kD,等电点pI为7.89。经功能保守域和系统进化分析发现CaHAK1与其它植物的HAK基因的保守性高,亲缘关系很近,说明CaHAK1是青葙的高亲和钾转运体基因。