钾（K）是植物所必需的大量矿质元素之一,在植物生长发育中发挥着重要作用。植物通过钾转运体和钾通道从土壤中吸收钾离子（K+）。拟南芥Shaker钾通道家族成员AKT1作为一个内向整流钾通道在拟南芥根部钾离子吸收方面发挥着重要作用。本实验室前期研究发现AKT1通道活性受钙结合蛋白CBL1/9和蛋白激酶C1PK23复合物的调控,同时也受钾通道调节亚基AtKC1的调控。本论文工作拟通过筛选lks1（cipk23）突变体的抑制子sls 深入研究CBL1/9-CIPK23-AKT1信号调控通路的分子机制,同时期望鉴定出其他可能参与该信号通路的重要调控因子。论文工作通过对EMS诱变的lks1突变体种子库的筛选,获得两个lks1抑制子sls1和sls2,并对这两个抑制子进行了深入研究。sls1突变体能够抑制lks1突变体冠部失绿发黄的低钾敏感表型。图位克隆结果显示,sls1突变体中AtKC1基因发生了单碱基突变,造成其蛋白序列第六个跨膜域中322位的甘氨酸突变为天冬氨酸（AtKC1D）。AtKC1D为功能获得性突变体,它具有较野生型更强的钾离子吸收能力并导致其突变体内钾离子含量显著升高,从而造成其耐低钾表型。结构预测显示,第322位的甘氨酸在钾离子通道中极为保守并且可能作为Shaker钾通道的门控位点行使功能,该位点的突变可能造成钾通道门控特性的改变。电生理分析显示,与野生型AtKC1相比,AtKC1D显示出对AKT1通道开放更为强烈的抑制作用,并能够大幅抑制低钾条件下细胞内钾离子通过AKT1向细胞外渗漏。另外,对lks1和atkc1功能缺失突变体的低钾表型分析显示,在低钾移苗和低钾萌发两种处理条件下,它们二者分别呈现出一定的敏感表型。但其双突变体lks1 atkc1在两种低钾处理下,均表现出与akt1突变体一致的对低钾胁迫极为敏感的表型。这些研究从生理和遗传角度表明,AtKC1是AKT1上游的重要调控因子之一,它与CIPK23在对AKT1活性调控方面既有一定互补,也存在明显差异。CIPK23正向促进AKT1的钾吸收作用,而AtKC1则有抑制低钾条件下钾离子通过AKT1渗漏的作用。AtKC1与CIPK23一起参与拟南芥响应低钾胁迫反应并协同调控低钾条件下AKT1介导的钾吸收过程。sls2突变体同样能够抑制lks1的低钾敏感表型。sls2中AKT1基因发生单碱基突变,造成AKT1蛋白胞内区CNBD结合域中第408位保守的天冬氨酸突变为天冬酰胺（AKT1D408N）。在酵母中检测发现AKT1D408N具有钾离子吸收活性。在爪蟾卵母细胞中,CBL1和CIPK23也能够激活AKT1D408N介导的内向钾离子电流。与野生型植株相比,AKT1D408N单突变体呈现出明显的耐低钾表型及较高的钾离子含量优势。本论文研究筛选获得两个lks1的抑制子,发现这两个抑制子分别为点突变的AtKC1和AKT1。这两个点突变均赋予拟南芥更强的钾吸收活性和耐低钾表型。本研究阐明了 C1PK23（LKS1）和AtKC1作为AKT1上游最主要的两个调控因子,它们协同调控AKT1介导的低钾胁迫响应和钾离子吸收过程。该结果为解析植物响应低钾胁迫的分子调控机制提供了新的重要实验证据。研究还表明,钾离子通道关键位点的变异可以提高植物钾吸收利用效率,这些优良等位变异可能为今后作物钾营养效率的改良提供理论依据。