钾是烟草生长发育所必需的主要矿质元素之一,几乎参与了烟草生长发育过程中的所有物质和能量代谢过程。充足的钾素供应不仅可以保证烟株正常的生理代谢和生长发育,同时也可以提高烟叶的品质。烟草对钾离子的吸收和转运主要通过钾离子通道和钾离子转运体两种方式进行,KUP/HAK/KT家族是植物钾转运体四个家族(KUP/HAK/KT家族、Trk/HKT家族、KEA家族、CHX家族)中成员最多的一个家族,已经在拟南芥、水稻、大麦及玉米等植物中克隆得到多个KUP/HAK/KT钾转运蛋白基因,但在烟草中克隆得到的KUP/HAK/KT钾转运蛋白基因较少。本研究从普通烟草品种K326中克隆得到了四个KUP/HAK/KT家族的钾转运蛋白基因成员KUP1、KUP2、KUP3和KUP4,并通过生物信息学分析、荧光定量PCR分析及酵母功能互补实验等方法对这四个基因在烟草钾离子吸收转运方面的功能进行了研究,主要结果如下:(1)利用同源克隆的方法,通过RT-PCR扩增得到4个新的钾转运体基因,基因序列全长分别为2310bp、2532bp、2565bp和2532bp,将获得的4个KUP钾转运体基因分别命名为NtKUP1、NtKUP2、NtKUP3和NtKUP4。(2)生物信息学分析结果表明,KUPI、KUP2、KUP3和KUP4均含有12个跨膜区,富含疏水性结构,含有KUP/HAK/KT家族典型的保守结构域,进一步分析得知,KUP1 属于 KUP/HAK/KT 家族 Cluster Ⅱ 成员,KUP2、KUP3 和 KUP4属于 KUP/HAK/KT 家族 Cluster Ⅰ 成员。(3)组织表达分析结果表明,KUP1、KUP2、KUP3和KUP4在普通烟草K326根、茎、叶和花中均有表达,符合KUP/HAK/KT家族在植物组织中分布广泛的特性。(4)低钾胁迫实验表明,KUP1、KUP2、KUP3和KUP4缺钾时均有响应,其中KUP2和KUP3的表达量在低钾处理6h时明显降低,在胁迫处理12h降到最低,说明在低钾处理下KUP2和KUP3的表达受到明显抑制;KUP1和KUP4的表达量在低钾处理6h时显著上升,说明KUP1和KUP4受低钾胁迫的诱导表达。(5)酵母功能互补试验结果表明,KUP1、KUP2、KUP3和KUP4均可以互补钾营养缺陷型酵母菌株R5421的钾吸收缺陷,是高亲和性钾转运蛋白。Ca2+对转KUP1、KUP2、KUP3和KUP4的缺陷型酵母细胞生长的影响试验结果表明,KUP1、KUP2、KUP3 和 KUP4 均对 Ca2+敏感。(6)本研究通过农杆菌介导法将烟草钾转运体基因KUP1、KUP2成功导入普通烟草K326中,通过提取转化烟草植株叶片DNA,利用卡那霉素基因引物进行PCR检测。经检测得出,KUP1基因转化成功的植株有7株,KUP2基因转化成功的烟草植株有8株。