钾是植物体内具有重要生理功能的必需营养元素之一,能够有效提高作物的产量和品质。但是由于土壤中的钾素容易遭受淋溶损失,耕地缺钾已经成为我国乃至世界范围内制约农业生产的一个重要因素。由于钾肥供应不足,因此,挖掘钾高效利用的植物资源,并利用这些植物体内的钾高效利用基因以提高缺钾土壤上植物的产量和品质,是应对耕地缺钾的一项有效措施。据文献报道,植物主要通过低亲和钾通道蛋白和高亲和钾转运体蛋白从外界吸收K⁺,其中高亲和钾转运体具有在低钾环境中促进植物吸收K⁺的功能。KUP/HAK/KT家族是植物中最大的高亲和钾转运体蛋白家族,本课题组已经从钾高效利用的玉米体内克隆得到了ZmHAK1基因,生物信息学表明该基因属于KUP/HAK/KT家族的一个成员。本研究旨在通过亚细胞定位技术明确该基因的表达产物在细胞内的具体存在部位,并利用RNA干扰技术深入研究玉米ZmHAK1基因的功能。本研究用农杆菌侵染法转化本氏烟叶片,通过观察EYFP融合荧光蛋白来进行ZmHAK1基因的亚细胞定位。结果显示ZmHAK1主要定位在细胞质膜上,这一结果符合该蛋白行使的功能以及软件的预测结果。通过蘸花侵染法将已构建的pRNAi-ZmHAK1 RNA干扰载体转入含有ZmHAK1基因的拟南芥株系。并继续自交繁殖,筛选得到T₃代稳定遗传的转基因株系。并且利用花粉管通道法将pRNAi-ZmHAK1 RNA干扰载体转入玉米自交系。以T₃代RNA干扰植株为材料进行qRT-PCR分析。结果表明在低钾胁迫下,RNA干扰株系ZmHAK1基因的表达量受到抑制,上调程度明显低于拟南芥的ZmHAK1功能恢复株系;ZmHAK1基因在72h时表达量最高,随后开始下降;ZmHAK1基因在根系的表达量上调幅度高于茎和叶片。生长势和吸钾量测定的结果表明低钾胁迫下RNA干扰株系的生长受到抑制,该株系的拟南芥根伸长量在介质中K⁺浓度小于100μmol/L时受到显著抑制,但在介质中K⁺浓度大于200μmol/L时根伸长量几乎不受影响。从低钾胁迫15d开始,RNA干扰株系相对于对照组表现出明显的钾缺素症状。RNA干扰株系在低钾胁迫下的吸钾量和钾利用指数低于对照组。