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钾是植物生长发育必需的大量元素之一,占植物干重的2%-10%。世界农业生产中普遍存在土壤缺钾的问题。提高农作物本身对钾的吸收能力,是缓解钾素不足对作物生长发育带来不利影响的重要途径之一。西瓜是一种重要的园艺作物,在世界各地广为种植,生长发育和果实产量品质形成对钾需求量大,利用嫁接提高抗逆性是瓜类园艺作物的一个重要特点。本研究以课题组前期筛选出的钾高效基因型西瓜“勇士”和钾低效基因型西瓜“早佳8424”为实验材料,通过正常钾（6m M,对照）和低钾（0.01m M,胁迫）处理,旨在研究嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收的反馈调控、响应低钾的micro RNA和长距离运输的micro RNA;低钾胁迫下钾高效吸收基因HAK5在西瓜根系表达量显著升高,所以对该基因进行功能鉴定。主要研究内容和结果如下:1.不同钾水平下接穗对砧木根系生长和生理的影响。通过对不同钾浓度下接穗对砧木根系生长、钾吸收能力、ABA和IAA内源激素的影响,我们发现嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收存在反馈调控现象。钾高效基因型西瓜“勇士”作为接穗可以促进钾低效基因型西瓜“早佳8424”根系的生长、钾吸收能力、ABA和IAA内源激素水平;反之,以钾低效基因型西瓜“早佳8424”作为接穗降低钾高效基因型西瓜“勇士”根系的生长、钾吸收能力、ABA和IAA内源激素水平,这种反馈在低钾胁迫下表现得更明显。2.西瓜响应低钾的micro RNA及可能长距离移动的micro RNA筛选。通过RNA-Seq分析了钾高效基因型西瓜“勇士”和钾低效基因型西瓜“早佳8424”自根苗的根系和叶片中响应低钾的mi RNA发现,钾高效基因型西瓜“勇士”叶片响应低钾的mi RNA有mi R156a、mi R395a、mi R395b;根系响应低钾的mi RNA:mi R396b、novel24。钾低效基因型西瓜“早佳8424”叶片响应低钾的mi RNA:mi R162、mi R172a、mi R172d、mi R172f、mi R395a、mi R395b;根系响应低钾的mi RNA:mi R156a、mi R167a、mi R167c、mi R167d、mi R319c、mi R396b、mi R395b、mi R395a。这些差异mi RNA很可能是西瓜响应低钾的重要mi RNA。与钾高效基因型西瓜“勇士”相比,钾低效基因型西瓜“早佳8424”在低钾胁迫下有更多的mi RNA调控植物体的生长发育,其对低钾胁迫环境更敏感。在钾高效基因型西瓜“勇士”和钾低效基因型西瓜“早佳8424”响应低钾的mi RNA基因及其对应的靶基因表达量分析中发现,mi RNA156a和mi RNA395b可能是嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收长距离运输的micro RNA。3.西瓜钾吸收重要基因HAK5的克隆及功能验证。本实验成功的将钾高效基因型西瓜“勇士”基因组中HAK5（Cla012760）钾吸收重要基因克隆出来,并转化到拟南芥T-DNA插入突变体Salk130604中,通过转基因拟南芥恢复了突变体拟南芥植株表型及钾含量,证明了Cla012760是西瓜钾吸收重要基因。以上实验结果表明:嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收存在反馈调控现象,钾高效基因型西瓜“勇士”作为接穗对西瓜嫁接苗的根系形态及生理参数具有促进作用;反之,钾低效基因型西瓜“早佳8424”作为接穗对西瓜嫁接苗的根系形态及生理参数具有抑制作用,这种促进作用和抑制作用在低钾胁迫下表现的更明显。西瓜受到低钾胁迫后mi R156a、mi R162、mi R167a、mi R167c、mi R167d、mi R172a、mi R172d、mi R172f、mi R319c、mi R395a、mi R395b、mi R396b、novel24发生变化,说明这些micro RNA很可能参与了西瓜响应低钾的调控;从冠-根角度分析响应低钾的micro RNA基因,从中筛选出了mi RNA156a和mi RNA395b可能是嫁接西瓜接穗对砧木钾吸收长距离运输的micro RNA。低钾胁迫后西瓜钾吸收重要基因HAK5（Cla012760）在根系中表达量显著升高,并通过转基因手段验证了该基因是西瓜钾吸收的重要基因。