烟草钾素与其品质密切相关,可以提高烟草外观质量、使烟叶富有弹性和身份适中、改善燃烧性,协调化学成分等。同时烟草作为一类喜钾经济作物与土壤中可利用钾含量较低的现状存在着矛盾。因此,探索烟草低钾响应相关基因的表达,对烟草低钾分子响应机制进行基础研究,为烟草育种工作提供基因资源,是目前亟待进行的工作。本研究通过培养基培育K326烟草幼苗,对其进行了0h(对照)、6h、12h、24h的低钾逆境胁迫处理,从转录组水平出发,使用基因芯片技术对烟草低钾响应基因进行了分析检测和研究,采用了时间序列表达趋势分析、Heat map热点聚类分析、Pathway代谢途径分析、GO功能分类等生物信息学方法进行数据挖掘。研究结果如下：1、本研究以0h作为参照,进行了三组不同时间点基因表达量的对比分析,统计显著差异表达(p value≤0.05),且表达倍数大于2倍的差异表达基因数量,我们发现,总共变化非冗余差异表达基因信息3790个,其中最初时间点6h差异表达基因数量最多,响应最为明显,基因数量为2277个,上调1270个,下调1007个；12h变化基因数量为1954个,上调1159个,下调795个；24h变化基因数量为1835个,上调1023个,下调812个。三个处理均差异表达的上调基因有300个,下调基因有257个,该557个基因共涉及到八个时间序列表达趋势。2、烟草低钾胁迫Pathway代谢途径显著性分析表明(p value≤0.05),各处理上下调基因单独注释后,显著性富集到的代谢通路有49条,包括氮代谢、类胡萝卜素代谢、光合作用天线蛋白、光合作用碳固定、淀粉和糖代谢、糖酵解/糖异生、磷酸戊糖途径等与烟草产量和品质形成相关的重要途径。3、GO功能分类显著性分析表明(p value≤0.05),烟草低钾胁迫下,显著性富集到18个GO二级分类,包括抗氧化活性、结构分子活性、电子载体活性、应激反应、运输活性、免疫系统、定位、死亡、解剖结构形成、酶调活性、发育过程、多细胞生物过程、催化活性、生物调节、代谢过程、细胞过程、转录因子活性、结合。4、本研究中,我们找到了五个钾转运运输基因,分别有KUP3、KUP6、KUP11、AtCHX13、SKOR。跨膜运输活性中找到130个DEGs,与矿质离子相关的有AMT、NRT、ACA、CAX、CNGC、ECA、PHT、SULTR、MGT等；响应非生物刺激中找到ERF、HSF、GATA等417个DEGs;转录因子活性中找到201个DEGs,有MYB、WRKY、bZIP、NAC等；氮代谢中找到152个DEGs,包含硝酸盐同化基因GAD、GSR、GDH、NIA等；细胞壁结构中找到14个DEGs,包括结构蛋白基因EXT、LRX、EXP；生物合成中找到704个DEGs,包含光合色素合成基因PSY、AT5G17230、LYC、BETA-OHASE等；糖代谢中找到66个DEGs,有AtSPS、PHS、UGP、HKL、PGM、PFK、ALDH、AT5G56350、G6PD等；信号传导中找到67个DEGs,包括YUC、SAM、IPT、CAM、CBL、ANNAT、CBL等；呼吸爆发中找到18个DEGs,其中大部分为乙烯响应因子ERF；衰老中找到25个DEGs,有ATG、CPR5、SAG等；光合作用中找到25个DEGs,有LHCB、CAB、LHCA、AtNADP-ME、AT5G38420、AtPPC等。5、烟草低钾胁迫引起了广泛的分子水平变化,包括与烟草品质形成息息相关的代谢途径和功能分类,并富集到大量参与其中的差异表达基因,对以上基因功能进行的分析,在烟草低钾胁迫分子响应机制基础研究中具有重要意义。