我国粮食生产中长期存在钾素营养供应不足的问题并且我国农业土壤普遍供钾不足和钾肥资源严重匮乏。因此，通过生物学途径挖掘作物本身高效用钾的潜力，培育钾素营养优良性状的作物新品系，是解决这一长期矛盾的重要环节之一。另一方面，气孔的开放因其影响到作物与外部环境之间气体和水分的交换效率而贡献于光合作用、生命物质与能量的合成、养分吸收与运输等重要过程。玉米保卫细胞ZmK2.1是一个严格的低亲和力钾离子通道。在保卫细胞外部钾离子低于mM浓度水平时，通道处于失活(关闭)状态。这是该类通道区别于拟南芥等双子叶植物中与之同源的Shaker型钾离子通道的独特功能特征。在细胞外部钾离子浓度较高时，ZmK2.1主导玉米保卫细胞中钾离子的流入并调控气孔的开放。然而，ZmK2.1型通道的这种钾离子感应的分子基础、调控机制及其所生理意义仍然不清楚。　　 本文在实验室原有发现的基础上，进一步深入探讨ZmK2.1受外部钾信号调控的位点(分子基础)，寻找水稻等单子叶禾本科作物中是否也存在这样的调控体系，借以揭示ZmK2.1所代表的钾离子感应调控机制的生理意义。研究的目标之一是从科学问题探讨角度研究作物中钾离子感应的分子机制；此外，对作物内部钾离子转运和调控机理的进一步认知，有助于为通过生物学技术改良作物的钾素营养性状提供理论依据。研究中手段上结合了分子克隆、基因表达定位和电生理等原理与技术，主要取得了以下结果：　　 1.通过水培试验筛选出了对钾敏感的水稻基因型日本晴作为本论文的研究材料。　　 2.明确了ZmK2.1的S1-S2 linker接头区并非K+感应机制所必需，而与膜电位敏感性、对K+的亲和性及对细胞外质子的响应等功能特性密切相关。　　 3.克隆并揭示了水稻中的“ZmK2.1”型通道-OsK2.1的功能特征，该通道与ZmK2.1在钾离子感应调控、内向整流、离子选择性、对K+的亲和力、质子浓度梯度响应等方面有着近乎一样的特性。　　 4.OsK2.1定位于叶肉和保卫细胞中，也与ZmK2.1一样，是一气孔调控型通道，其表达水平受到气孔运动调节因素生理干旱、渗透胁迫和ABA处理的显著诱导。　　 5.回答了ZmK2.1所代表的钾离子感应调控机制的物种专一性问题，该机制可能普遍存在于包括水稻在内的禾本科植物中。