商陆高亲和力钾转运体家族基因的分离鉴定及其利用研究

钾参与许多关键生命活动过程，植物根系主要通过高亲和力钾离子转运体（HAK）和钾离子通道从土壤中摄入钾素。现有关于HAK的研究主要集中在模式植物及部分农作物上，但它们在吸钾特性方面并无优势，很难实际应用于作物钾素营养特性的遗传改良。.本项目以商陆为材料,拟基于同源克隆及RACE技术克隆商陆HAK家族基因（PaHAKs），将其在野生型酵母及其钾吸收缺失突变体中进行过量表达，综合钾离子吸收动力学分析及生物信息学分析结果初步确定基因的功能，并进行系统进化分类。进而选择优良目的基因，采用双T-DNA法经农杆菌介导转化水稻进行功能验证，可望筛选获得钾素营养特性得到改良且兼具良好生物安全性的水稻新种质，为进一步的实际应用奠定基础。.本项目从野生钾高效植物商陆中克隆HAKs，将丰富植物HAK基因库。利用模式生物水稻和酵母表达系统，结合生物信息学及双T-DNA法研究基因功能，其思路和内容具有较强的创新性。

钾参与许多关键生命活动过程，植物根系主要通过高亲和力钾离子转运体（HAK）和钾离子通道从土壤中摄入钾素。现有关于HAK的研究主要集中在模式植物及部分农作物上，但它们在吸钾特性方面并无优势，很难实际应用于作物钾素营养特性的遗传改良。. 本项目以野生钾高效植物商陆等为材料，开展了钾素营养特性研究；基于同源克隆及RACE技术克隆获得了PaHAK1、CaHAK1和CaHAK2等HAK家族基因（PaHAKs）全长及其他5个片段；通过生物信息学分析及低钾诱导条件下的表达分析表明PaHAK1和CaHAK1参与低钾条件下钾的吸收和转运；进而将全长基因PaHAK1在野生型酵母和拟南芥及其钾吸收缺失突变体中进行过量表达分析进行了功能验证，表明为优良的钾素营养高效吸收基因；构建PaHAK1的遗传转化载体，经农杆菌介导转化水稻后，通过PCR等鉴定获得了阳性植株，扩繁后经钾离子吸收动力学分析表明PaHAK1具有明显促进低钾条件下钾素营养吸收的特性，在作物的钾素营养特性改良方面具有良好的应用价值；转基因水稻材料的其他表型及农艺性状与遗传稳定性分析等还有待后续展开。. 结合本项目的研究已培养毕业硕士研究生2名，另有1名将于2013年毕业。共发表8篇核心期刊论文（7篇标注项目号）和1篇国际会议论文。因试验周期的原因，原预期成果中的SCI论文还在补充数据,有待投稿发表。