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钾(K)是植物生长发育必需的大量营养元素之一,广泛参与植物体内光合作用、酶活催化、细胞渗透压调节以及抗逆反应等各种代谢过程。钾在植物体内主要呈离子状态存在于植物细胞液中,在土壤中也主要以无机钾离子的形态被植物吸收利用。由于钾在土壤中含量较低,使其成为制约作物产量的主要限制因子之一。植物对钾的吸收和运输主要是通过钾离子转运体实现的,这些转运体包括钾离子通道和钾离子转运蛋白两大类。KUP/HAK/KT是植物中目前报道的主要的钾转运蛋白家族。该家族HvHAK1是高等植物中最早鉴定出的高亲和钾离子转运蛋白,研究显示它对Na+也有一定吸收能力。尽管在水稻中已经相继鉴定到了多个属于KUP/HAK/KT家族的钾转运蛋白基因,但它们的功能和表达调控机制并不清楚。为明确水稻KUP/HAK/KT基因家族的时空表达模式以及对缺钾信号的响应机制,本研究从水稻模式品种日本晴中克隆了4个KUP/HAK/KT家族中表达量较高的钾转运蛋白基因成员OsHAK1, OsHAK11, OsHAK12和OsHAK16,并通过RT-PCR、酵母突变体回补实验、GUS报告基因表达和水稻超表达材料等分析方法研究了这4个基因在钾吸收转运方面的功能,获得了以下的主要结果：(1)半定量RT-PCR分析结果表明,OsHAK1, OsHAK11,OsHAK12和OsHAK16对缺钾都有响应,其中OsHAK1在缺钾6小时后表达上调但缺钾12小时后,表达下调；OsHAK11缺钾诱导时表达上调；OsHAK12在缺钾时表达下调；OsHAK16缺钾6小时后表达无明显差异,缺钾12小时后表达上调。(2)酵母异源补偿实验表明OsHAK1和OsHAK16对K+具有高亲和性,表达OsHAK1的酵母在高浓度的Na+条件下能吸收一定量的Na+,而表达OsHAK16的酵母则表现出盐敏感的特性；表达OsHAK11和OsHAK12的酵母未表现出对K+的高亲和性,但都表现出了耐盐性。(3)GUS报告基因与OsHAK1的启动子融合表达分析表明,OsHAK1在地上部和地下部的导管中都有表达,特别是在根尖分生区及主根和侧根的结合处表达强烈,据此推测OsHAK1可能与根发育有关系。(4)基因OsHAKl在水稻中超表达可以显著提高K+从地下部运输到地上部的能力,提高根系和地上部对Na+的积累,表明OsHAKl的确同时参与调控K+、Na+的吸收与转运。