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钾是植物生长发育所必需的营养元素,在植物的生长发育过程中发挥非常重要的作用。土壤盐碱化是限制作物生长、影响生态环境的主要非生物因素之一,高盐浓度会阻碍植物正常的钾营养获取,引起植物生长受抑甚至死亡。盐生植物在漫长的进化过程中逐渐形成了特殊的抗逆机制,蕴含着丰富的抗逆基因资源。盐地碱蓬(Suaeda salsa)作为极具代表性的积盐型盐生植物,能将从介质中大量吸收的Na+区域化至液泡,并有效吸收K+以维持体内K+的稳态平衡,可见盐地碱蓬在高盐环境下具有极强的调控Na+、K+平衡的能力,多类转运蛋白协同调控的Na+、K+转运体系应是其重要的分子基础。然而,目前,对盐地碱蓬体内Na+、K+转运体系的系统研究较少。本研究以盐地碱蓬为材料,采用RT-PCR方法克隆内整流K+通道基因SsAKT1和KT/HAK/KUP家族部分成员基因,并初步分析参与盐地碱蓬K+、Na+吸收及转运相关基因的表达模式,取得如下主要结果:1.从盐地碱蓬中克隆了内整流K+通道基因SsAKT1、高亲和性K+转运蛋白基因SsHAK2、SsHAK5、SsHAK6和SsH4K8。研究发现,SsAKT1和SsHAK5的超表达能恢复低K+条件下K+吸收功能缺失的酵母突变体CY162的生长,不增加Na+外排功能缺失的酵母突变体G19的Na+敏感性,表明SsAKT1和SsHAK5在酵母中具有K+吸收活性,不参与Na+的吸收。2.SsAKT 主要在盐地碱蓬根中表达,受K+饥饿处理的显著诱导。此外,SsAKT1的表达受KC1(0.1-10 mM)和NaCl(25-250 mM)短期处理(6 h)的显著诱导,表明SsAKT1可能参与盐地碱蓬根系K+吸收过程,并在维持植株耐盐性中发挥重要作用。3.SsHAK 在盐地碱蓬根和叶中均有高丰度表达,受不同浓度K+尤其2.5 mM K+处理的显著诱导。2.5 mM K+下,SsHAK2的表达受25 mM NaCl的显著诱导,同时加入NH4+显著抑制其表达;0.01 mM K+下,NaCl(25和150 mM)的添加抑制根中SsHAK2的表达,却显著诱导其在叶中的表达。4.SsH K5仅在盐地碱蓬根中表达,受不同浓度K+尤其0.01 mM K+处理的显著诱导。2.5 mM K+下,150 mMNaCl显著诱导SsHAK5的表达,同时加入NH4+显著抑制其表达;0.01 mM K+下,SsHAK5的表达受NaCl(25和150 mM)的显著诱导,但被NH4+抑制。SsHAK5可能参与盐地碱蓬根系K+吸收过程,并在维持植株耐盐性中发挥重要作用。5.SsHAK 在盐地碱蓬根和叶中均表达,受不同浓度K+(2.5和0.01 mM)处理的显著诱导,还受介质中NaCl的调节,该调节作用依赖介质中K+浓度的变化。NH4+的加入抑制了 2.5 mM K+加25 mM NaCl处理下叶中SsHAK6的表达、0.01 mM K+加150 mMNaCl处理下根和叶中SsHAK6的表达。6.SsHKT1;主要在盐地碱蓬根中表达,受KCl(0.1-10 mM)和NaCl(25-250 mM)短期(6h)处理的显著诱导,表明SsHKT1;1介导盐地碱蓬根系K+吸收,并维持植株耐盐性;根中SsSOS1和SsNHX1的表达受KC1(0.1-10 mM)和NaCl(25-250 mM)处理的短期(6 h)诱导,叶中则受到长时间(48 h)处理的诱导,表明SsSOS1和SsNHX1在盐地碱蓬Na+、K+转运过程中发挥重要作用。7.2.5 mM K+加25 mM NaCl处理下,NH4+的加入使盐地碱蓬Na+、K+净吸收速率显著下降,地上部中的Na+、K+浓度也显著降低,并显著诱导SsAKT1和SsHKT1;1的表达;2.5 mM K+加150 mM NaCl的处理下,NH4+的添加使盐地碱蓬地上部的Na+浓度显著下降,Na+净吸收速率也下降,显著诱导SsAKT1和SsHKT1;1的表达。表明正常K+加Na+处理下,向介质中添加高浓度NH4+后,SsAKT1和SsHKT1;1发挥主导作用,代替KUP/HAK/KT家族部分成员行使根系K+吸收功能。8.0.01 mM K+加 150 mMNaCl 处理下,SsHAK2、SsHAK5、SsHAK6、SsAKT1、SsHKT1;1的表达均受介质中5 mM NH4+的显著抑制。该条件可能激活了其它K+、Na+转运蛋白参与盐地碱蓬K+、Na+吸收及转运过程。综上所述,SsAKT1编码的内整流K+通道,SsHAK2、SsHAK5和SsHAK6编码的高亲和性K+转运蛋白、高亲和性K+转运蛋白SsHKT1;1、质膜Na+/H+逆向转运蛋白SsSOS1和液泡膜Na+/H+逆向转运蛋白SsNHX1等协同参与盐地碱蓬K+、Na+吸收及转运过程。