【摘 要】
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商陆是迄今为止筛选出来的含钾量最高的植物之一,其能在K+浓度极低（微摩尔水平）的土壤中正常生长,究其原因可能就是高亲和性K+转运体（PaHAK）的高表达或高效转运所致。为了研究高钾植物商陆高亲和K+吸收机制,本项目以商陆为材料,基于同源克隆及RACE技术克隆到商陆PaHAK1基因,将其在水稻日本晴和钾吸收缺陷型酵母突变体W△6中进行过量表达,综合基因表达分析、钾离子吸收动力学分析及生物信息学分析结
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商陆是迄今为止筛选出来的含钾量最高的植物之一,其能在K+浓度极低（微摩尔水平）的土壤中正常生长,究其原因可能就是高亲和性K+转运体（PaHAK）的高表达或高效转运所致。为了研究高钾植物商陆高亲和K+吸收机制,本项目以商陆为材料,基于同源克隆及RACE技术克隆到商陆PaHAK1基因,将其在水稻日本晴和钾吸收缺陷型酵母突变体W△6中进行过量表达,综合基因表达分析、钾离子吸收动力学分析及生物信息学分析结果初步确定PaHAK1基因的功能。得到如下的结果：（1）比较了商陆和水稻的吸钾动力学参数,结果显示在不同K+浓度处理下,Km. Cmin和max均发生显著的变化。在低K+浓度下,商陆的Cmin和Km值都相对较小,而max值较大,这种差异随着K+浓度的升高而变小。说明商陆在低钾条件下,相对水稻而言具有更高的K-+的吸收或转运能力。（2）克隆到PaHAK1基因序列,其cDNA全长为2337 bp,编码771个氨基酸。该编码蛋白质分子量为86.66 KDa,等电点为7.54。蛋白质疏水性和拓扑结构分析显示该氨基酸序列共有12～13个跨膜区。该cDNA序列与冰叶日中花HAK1基因序列相似性高达88%。（3）用Real-Time PCR研究了PaHAK1基因在商陆不同器官中和在不同K+浓度处理下的表达模式。结果显示,PaHAK1的表达存在空间差异,其在根部的表达最高；低钾（缺钾）条件下能够诱导PaHAK1在根中的高表达,随着外界K+浓度的增加,基因的相对表达量逐渐降低,推测PaHAK1就是一个与K+吸收相关的高亲和性K+转运体。（4）构建了PaHAK1的过表达载体,用农杆菌介导的快速遗传转化方法转化日本晴。PCR检测结果表明,得到25个阳性转基因水稻株系。（5）在pYPGE15基础上构建PaHAK1基因过表达载体,通过电激转化的方法将PaHAK1转入到钾离子吸收缺陷型酵母突变体W△6中,为进一步验证PaHAK1功能奠定基础。
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