高等植物中的HKT(High-affinity K Transporter)蛋白最早于小麦中被发现，因其在酵母中具有高亲和吸收K+的活性而得名。HKT蛋白在高等植物中广泛存在，可以分为两个亚家族。已有的研究结果表明，第一亚家族HKT蛋白为Na+转运蛋白，第二亚家族HKT蛋白除OsHKT2;1外为Na+-K+同向转运蛋白。水稻中有9个HKT蛋白，分别属于两个不同的亚家族，我们选择水稻中功能尚不清楚的OsHKT2;3、OsHKT2;4和OsHKT1;3进行研究。　　由于OsHKT2;3和OsHKT2;4的蛋白序列同源性达92.9％，我们同时对这两个蛋白进行研究。电生理实验表明，OsHKT2;3没有任何离子转运活性，但非常有趣的是，OsHKT2;4不仅是一个N4+-K+同向转运蛋白，而且还可以作为非选择性阳离子通道转运Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Fe2+或Cd2+等二价阳离子。GUS组织化学染色表明，OsHKT2;3在穗、叶、叶鞘、节、茎基部和根都有表达。RT-PCR和GUS组织化学染色表明，OsHKT2;4在穗、叶、叶鞘、节、节间、茎基部和根都有表达，在叶、叶鞘和茎基部的表达量最高。石蜡切片显示，OsHKT2;4在除根外的其它器官中主要定位于维管组织的木质部和韧皮部。在根中，OsHKT2;4主要定位于主根和侧根的表皮细胞。免疫胶体金实验表明，OsHKT2;4定位于细胞质膜上。oshkt2;3和oshkt2;4突变体与野生型相比在生长发育方面都没有显著差异，对盐、高温、渗透、重金属以及缺K+胁迫的响应没有明显变化，Na+、K+、Ca2+和Mg2+含量在正常以及盐胁迫条件下也都没有变化。OsHKT2;4的过表达水稻植株较空载体对照矮，但在盐、高温、渗透和重金属胁迫下过表达水稻植株与空载体对照没有表型差异，过表水稻达植株的Na+、K+、Ca2+和Mg2+的含量与对照比也没有变化。OsHKT2;3过表达拟南芥没有任何表型，说明和在电生理实验中一样，OsHKT2;3在植物中也可能是一个没有功能的蛋白。OsHKT2;4过表达拟南芥生长受到抑制，出现莲座叶变小，根系发育不良，晚花等表型。与对照相比，OsHKT2;4过表达拟南芥中K+含量没有变化，而Na+积累明显增加，Ca2+和Mg2+含量降低。在培养液中加入10 mM K+，可以部分恢复Os HKT2;4过表达拟南芥的表型，这可能是由于高浓度的K+抑制了OsHKT2;4对Na+的吸收。　　RT-PCR和GUS组织化学染色表明，OsHKT1;3在叶、叶鞘、节、节间、茎基部和根都有表达，在叶和节的表达量最高。石蜡切片显示，OsHKT1;3在叶、叶鞘、节、茎基部和根的维管组织中均表达，除根中在木质部和韧皮部表达量相当外，在叶、叶鞘、节和茎基部中韧皮部的表达量较木质部高。OsHKT1;3 RNAi植株在正常条件下与对照没有表型差异，但在潮霉素B(HYG)处理后，会出现生长抑制，株高变矮，叶鞘和叶片变短，叶片变窄，不定根和侧根发育不良。HYG处理开始得越早，OsHKT1;3 RNAi植株生长抑制的表型就越严重。与对照相比，RNAi植株根部的Na+和K+含量没有明显变化，地上部Na含量升高，K+含量降低，[K+]/[Na+]只有对照的一半。培养液中缺乏K+时，对照的株高降低到与RNAi植株一致，但OsHKT1; RNAi植株对K+缺乏不敏感，表明在HYG处理条件下K+是影响OsHKT1;3 RNAi植株出现生长抑制表型的重要因素。在培养液中添加高浓度的K+可以部分恢复OsHKT1;3 RNAi植株的表型，也进一步证明了上述观点。上述结果表明，在HYG处理条件下，OsHKT1;3可能通过调节Na+、K+转运，维持水稻植株的正常生长，但在OsHKT1;3 RNAi植株中，HYG处理造成生长抑制表型的机制还有待进一步研究。　　综上所述，我们的研究得到了以下发现。OsHKT2;3可能是一个没有离子转运活性的蛋白，其在植物中的功能还有待进一步的探索。OsHKT2;4不仅是一个Na+-K+同向转运蛋白，而且还可以作为非选择性阳离子通道转运Ca2+、Mg2+等二价阳离子，在植物体内，OsHKT2;4可能通过调控Na+、K+、Ca2+、Mg2+的转运和离子平衡影响植物的生长发育。这一发现打破了原有的HKT蛋白是Na+转运蛋白或Na+-K+同向转运蛋白的观点，同时也增加了非选择性离子通道的类型。OsHKT1;3作为一个Na+转运蛋白，在潮霉素B处理的情况下，通过调控Na+-K+平衡，对水稻的生长发育起着重要的作用。我们结果为植物体内离子平衡的研究提供了新的理论依据，也提示我们HKT蛋白不仅在提高植物抗逆性方面起重要作用，也在植物生长发育过程中有重要功能。