钾离子是植物生长发育所需的必要元素之一,是重要的抗逆元素和品质元素,在植物细胞一价阳离子中其含量最为丰富。挖掘植物体内钾离子高效利用基因,是缓解土壤缺钾的有效措施之一。在缺钾条件下,高亲和钾转运体能够促进植株吸收钾离子的能力。HAK/KUP/KT家族是最大的高亲和钾转运体蛋白家族。本研究通过实时定量荧光PCR技术分析TaHAK5基因的表达量;通过亚细胞定位技术确定基因表达产物存在的部位;通过酵母互补实验初步鉴定TaHAK5基因的钾离子转运功能;将TaHAK5转入野生型拟南芥中过表达,验证TaHAK5基因在植物中的功能。主要试验结果如下:1.利用Real-time PCR技术对TaHAK5基因在小麦不同组织的特异性表达情况进行了分析,发现TaHAK5基因在小麦植株中各组织中均有表达,在幼叶中表达量最高,在茎、老叶和根中的表达量次之,在籽粒中的表达量最低;表明TaHAK5基因在小麦植株中没有组织特异性,其不仅参与植株根部的钾离子转运功能,还可能调控植株的生长发育过程。2.利用Real-time PCR技术对TaHAK5基因在钾离子胁迫条件下的小麦根和叶表达量情况进行了分析,发现在钾离子胁迫条件下,TaHAK5基因在小麦根部表达量明显上调,在胁迫处理12 h时其表达量到达峰值,是未胁迫处理时表达量的11倍左右;在K+胁迫条件下,TaHAK5叶表达量下调,在96 h时达到峰值,是未胁迫处理时表达量的1.7倍左右。TaHAK1基因在根部和叶中的表达量均上调。3.亚细胞定位实验表明TaHAK5基因主要定位于细胞膜上,表明TaHAK5基因可能在细胞膜上发挥功能。4.将TaHAK5转入钾敏感酵母突变体CY162中,研究结果表明,TaHAK5基因可以恢复CY162的缺陷表型,可以在低钾培养基上正常生长;在酵母中的生长曲线、钾离子耗竭实验、酵母细胞内钾离子含量测定实验中发现,而在低钾条件下,转TaHAK5基因的酵母菌株在酵母中的生长速率和生长量、吸收外界钾离子的吸收速率和吸收量、细胞内钾离子含量均高于转TaHAK1基因的酵母菌株,表明TaHAK5基因具有转运钾离子能力,同时发现TaHAK5转运钾离子能力高于TaHAK1基因。5.将TaHAK5基因转入模式作物拟南芥中,研究结果表明,在低钾培养基上,转基因拟南芥的长势较野生型好,根长较野生型拟南芥长,在0.1 m M K+条件下,TaHAK5转基因拟南芥的根长是野生型拟南芥的2.5倍左右,TaHAK1转基因拟南芥是野生型拟南芥的1.7倍左右。在0.1 m M K+条件下,TaHAK5转基因拟南芥根长是转TaHAK1基因拟南芥的1.4倍左右,TaHAK5转基因拟南芥的鲜重是转TaHAK1基因拟南芥的1.19倍左右。表明TaHAK5基因可以促进植物根的伸长,参与根部的钾离子吸收,TaHAK5参与根部钾离子吸收能力优于TaHAK1基因。