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钾离子是植物细胞中丰富的阳离子,在果实发育和植物抗性中起着重要的作用。然而,在草莓(Fragaria×ananassa 果实成熟和品质形成过程中,细胞钾离子是如何通过钾离子通道调控的至今尚不完全清楚。因此,本文以’甜查理’草莓为试材,对钾离子通道FaTPK1在草莓果实发育及品质形成中的功能进行研究。主要结果和结论如下:1.通过反转录PCR克隆了草莓双孔钾离子通道基因FaTPK1,绿色荧光蛋白(GFP)亚细胞定位分析表明FaTPK1定位在液泡膜上。转录组结果显示FaTPK1的mRNA表达水平在成熟草莓果实中迅速上升并且维持在较高水平,同时伴随着果实的着色,表明FaTPK1与草莓果实品质有一定关联。2.通过RNA干扰(RNAi)和超表达(OE)技术分别对FaTPK1进行沉默和超表达,研究发现沉默抑制果实成熟而超表达起促进作用,并与果实硬度、可溶性糖含量、花色苷含量、ABA含量的变化一致,伴随着成熟相关基因,如果实软化相关基因GAL6(β-半乳糖苷酶),XYL2(D-木酮糖还原酶)和PG1(多聚半乳糖酶),花色苷合成基因CHS(查尔酮合成酶)和CHI(查尔酮黄烷酮异构酶),以及糖转运基因SUT1(蔗糖转运蛋白)的变化,沉默FaTPK1后这些基因表达量降低,超表达则升高。表明FaTPK1促进草莓果实的成熟。3.此外,调控FaTPK1的变化影响果实对草毒灰霉(Botytis cinerea)的敏感性。将草莓灰霉孢子悬浮液(106 CFU·ml-1)接种到草莓果实上,5d后出现病变,而FaTPK1-RNAi果实只出现轻微感染。相比之下,对照果实具有中等感染水平,FaTPK1-OE果实在接种后5 d严重感染。与对照相比,FaTPK1-RNAi果实对灰霉病有明显的抗性,相反,FaTPK1-OE果实对病原体比较敏感,表明FaTPK1可能影响草莓果实对病原菌的敏感性。4.等温热量滴定(iTC)试验结果显示大肠杆菌原核表达FaTPK1融合蛋白具有结合钾离子的能力,结合常数为2.1×10-3M-1,解离常数为476μM。通过K+吸收缺陷型大肠杆菌突变株LB2003,分析草莓TPK1吸收钾的特性。将FaTPK1克隆到大肠杆菌LB2003中进行表达,通过RT-PCR分析突变菌株中FaTPK1的表达,结果显示FaTPK1能恢复LB2003在低K+培养基中的生长。钾吸收试验结果显示在FaTPK1转化菌株中K+吸收水平升高,表明在低钾状态下FaTPK1可恢复LB2003对钾离子的吸收。因此,草莓TPK1是一种普遍表达的,液泡膜定位的K+通道,并在调控果实成熟和品质形成中起着重要作用。