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钾是植物体内最丰富的矿物营养素,占植物干重的2%至10%。钾作为主要无机物可参与叶片生长、气孔开放、轴向生长、向性和光合物质转运等多种生物学过程。钾也是一种重要的信号传导因子,广泛介导植物对环境的适应性反应。随着粮食高产品种的广泛种植和密集化种植程度的提高,土壤钾元素的输出越来越多,导致作物产量逐渐下降、品质恶化。近年来,土壤的缺钾现象严重影响我国的粮食安全。实验室前期以普通小麦济南177(JN177)和长穗偃麦草为亲本,利用非对称体细胞杂交技术培育了小麦渐渗系品种山融3号(SR3)。根据SR3及JN177的高盐、渗透胁迫转录组信息,鉴定了胁迫应答并在SR3和JN177间差异表达的KT/KUP//HAK钾离子内流转运蛋白家族簇Ⅲ基因TaHAK11-3及其旁系同源基因TaHAK11-5,其中TaHAK11-3在SR3中被激活,两者的编码蛋白存在五个氨基酸变异。TaHAK11-3和TaHAK11-5在侧根原基处高表达,其拟南芥过表达系侧根数目明显增加,而抑制钾内流可消除TaHAK11的作用。本论文在此基础上获得如下结果:1、与野生型相比,TaHAK11-3及TaHAK11-5过表达株系根中及侧根原基处钾离子明显增多。钾离子内流抑制剂处理后,TaHAK11-3及TaHAK11-5过表达导致的侧根原基数量增多的现象消失。结果显示,TaHAK11通过促进钾离子内流促进侧根发生,提高根部特别是侧根原基处钾离子含量。2、TaHAKll-3及TaHAK1l-5过表达提高了生长素转运体PIN1、PIN2及ARF7和ARF19等生长素响应基因的表达水平和PIN1/2-GFP在侧根原基处的荧光强度,表明TaHAK11促进生长素向侧根原基处转运,并增强了生长素信号通路。钾离子内流抑制剂处理可以消除TaHAK11过表达导致的PIN1/2-GFP在侧根原基处荧光信号增强以及生长素信号通路基因表达的效应,表明TaHAK11通过增强钾离子内流促进生长素运输及生长素信号通路。TaHAK11与PIN1/2不存在相互作用,初步表明钾离子内流和生长素运输过程不存在物理上的偶联,而是钾离子内流导致胞内钾离子含量上升进而促进生长素运输和侧根发生。3、生长素诱导根部TaHAK11-3和TaHAK11-K表达,而且ARF7能结合TaHAKl1-3和TaHAK11-5启动子,表明生长素可能通过ARF7直接调控TaHAKl1-3和TaHAK11-5的表达,而TaHAKl1-3和TaHAK11-5表达提高又促进生长素的运输,形成正反馈信号通路,促进侧根形成。