钾含量是烟叶重要的品质指标之一，研究烟叶钾含量杂种优势形成的原因，对高钾含量杂交种的选育具有重要意义。本研究选用钾含量差异较大的12个烟草品种（系）为亲本，按照NCⅡ遗传交配设计组配出35个杂交组合，分析了烟叶钾含量杂种优势的表现，并探讨了烟叶钾含量杂种优势相关基因表达差异。结果表明：烟叶钾含量主要受非加性效应基因的影响，具有明显的杂种优势，中亲优势变幅为-38.06%～29.74%。AKT1、NtKC1和NtTPK1基因在烟叶中的中亲相对表达量与烟叶钾含量杂种优势显著相关，相关系数分别为0.86、0.84和0.86；AKT1和KAT1基因在根系中的中亲相对表达量与烟叶钾含量杂种优势的相关性达到了显著水平，相关系数分别为0.80和0.77。与亲本相比，杂种优势相关基因AKT1和NtKC1在烟叶和根系中均呈正向超显性表达模式，NtTPK1在烟叶和根系中均呈正向显性表达模式，KAT1基因在烟叶中呈正向显性表达模式，在根系中呈正向超显性表达模式。说明内流型钾离子通道基因AKT1、NtKC1、KAT1和钾离子转运蛋白基因NtTPK1在杂交种根系和叶片中的显性和超显性表达，在杂交种烟叶钾含量优势的形成中起了关键作用。