根际CO₂（RZ CO₂）对作物的生长发育、产量和品质均有重要的影响,在农业生产中土壤常出现板结或积水等不良状况,使土壤中CO₂浓度达到正常水平的几十倍至几百倍。近来,大量研究集中于大气中升高的CO₂,关于根际高浓度CO₂条件对植物生长发育的影响研究相对较少,钾（K）参与植物中关键的生理生长过程,然而根际高浓度CO₂对钾吸收的影响机制尚不明确。甜瓜是根际气体敏感性作物,在种植过程中经常受到土壤高浓度CO₂的影响。本研究通过对生理指标和转录组特征的分析,利用根际CO₂自动控制系统,在气雾栽培条件下对‘4叶1心’时期的薄皮甜瓜‘玉美人’幼苗根系进行通气处理,以正常大气CO₂浓度CK为对照,揭示T1（0.5%）和T2（1%）两个高CO₂处理下薄皮甜瓜幼苗根系钾吸收的响应,并对根细胞全基因进行转录组学的分析,得到如下结果:1.薄皮甜瓜幼苗在0.5%以上RZ CO₂中处理9天后,植株生长发育受到抑制,生物量积累减少,根系活力显著降低,根系对矿质营养的吸收能力显著减弱。对处理第15天的伤流液进行分析发现,T1和T2的单株伤流液流出量分别比对照降低45.1%和75.6%（P<0.05）,伤流液中钾含量分别降低7.1%和51.1%（P<0.05）,电导率和pH均显著下降。植株根、茎、叶中钾含量显著降低,在T1和T2处理15天时,根系中钾含量分别减少34.7%和67.5%（P<0.05）。2.薄皮甜瓜幼苗在0.5%以上RZ CO₂中处理9天后,叶片净光合速率、胞间CO₂浓度、蒸腾速率及气孔导度显著降低,气孔限制值增加,表明气孔因素是抑制植株光合作用的主要因素。叶片质膜（PM）ATP酶（ATPase）活性显著降低,包括H⁺-ATPase、Na⁺/K⁺-ATPase、Mg²⁺-ATPase和Ca²⁺-ATPase;光合色素即叶绿素a、叶绿素b及类胡萝卜素含量均显著下降,表明光系统结构及功能遭到破坏。3.对薄皮甜瓜幼苗进行0.5%和1%RZ CO₂处理,在处理第9天时对根细胞进行转录组测序分析,结果表明,过氧化物合成增多,碳氮等生物代谢受阻,细胞成分受损导致根系功能受到抑制;同时植株能够通过激活防御反应,促进激素等信号分子的合成以及淀粉水解等过程来抵御胁迫伤害;而且胁迫的影响涉及复杂的转录后水平的调控过程。这为以后甜瓜根际高CO₂胁迫下碳氮代谢分子机制及防御机制的研究提供依据。4.0.5%和1%RZ CO₂处理9天内,薄皮甜瓜幼苗根细胞的K⁺转运蛋白基因HAK5、AKT1、SKOR、KUP6和CNGC2均显著上调表达,同时根系质膜ATP酶活性也显著增强,然而植株全钾含量大幅降低,因而根际高浓度CO₂处理前期,植株根细胞钾转运蛋白在转录后水平受到抑制,导致蛋白质功能受限,根系钾的吸收量降低。5.对0.5%和1%RZ CO₂处理9天后的薄皮甜瓜幼苗根细胞进行转录组分析,筛选出两个与钾吸收相关的差异表达基因KUP6和CNGC2。对长期处理下主要K⁺转运蛋白基因HAK5、AKT1、SKOR和两个转录差异基因进行qPCR分析发现,所测基因均显著下调;同时根系质膜ATP酶活性减弱,无法维持根细胞膜电位。因而长期高浓度根际CO₂胁迫从转录水平上抑制了根系钾的吸收。