钾素以离子形态参与植株生长发育和生理生化过程,在植物应对非生物胁迫过程中起着重要作用。长期以来,植物进化出一套复杂的钾离子摄取和转运调节机制,以应对缺钾的外部环境。植物对低钾胁迫的响应主要表现在转录水平和翻译后调节。本研究利用转录组测序技术,了解小麦应对不同钾离子胁迫下转录水平的差异,寻找关键的功能基因,研究低钾胁迫下基因的功能以及调控网络。主要结果如下:（1）利用RNA-seq技术研究小麦品种豫农804在全钾（2 m M KCl,TK）、低钾（0.01 m M KCl,LK）和无钾（0 m M KCl,NK）处理下转录水平的差异表达,设定参数为阈值|log 2（Fold Change）|＞1、padj＜0.05进行差异基因的筛选。LK vs TK比较组中共有4795个差异表达基因,其中4237个基因上调表达,558个基因下调表达。NK vs TK比较组中共有2069个差异表达基因,其中1556个差异基因上调表达,1013个差异基因下调表达。在这2个比较组中,分别有230个上调表达和81个下调表达的共同差异基因。转录因子和激素类相关基因在LK vs TK比较组中上调表达,活性氧清除基因和光合作用相关基因在NK vs TK比较组中上调表达,且基因数量增加。聚类分析表明,差异基因在LK胁迫下Ⅰ簇、Ⅴ簇和Ⅵ簇基因上调表达,在NK胁迫下Ⅲ簇、Ⅳ簇和Ⅵ簇基因上调表达,小麦在低钾和无钾处理中表达模式不同,涉及到的基因及调节机制存在差异。（2）根据FPKM＞100对RNA-seq进行分析,在LK处理中有37个钾离子转运蛋白基因,在NK处理中有36个钾转运蛋白基因。在未知的表达基因中,2个比较组中差异表达量最大的均为Traes CS6A02G291900（TaHAK25,potassium ion transporter）,log2Fold Change在2个比较组中分别为0.5958和0.75062。TaHAK25基因结构和理化性质分析表明,该基因含有9个外显子和8个内含子,编码蛋白属于碱性蛋白,由769个氨基酸组成,包含了12个跨膜结构域。同源分析表明TaHAK25基因与大麦Hv HAK25和水稻Os HAK25基因的亲缘关系最近。q RT-PCR分析显示,低钾和高盐胁迫均能诱导TaHAK25上调表达且表达模式基本一致。其中在低钾胁迫中上调表达约8.6倍,高盐胁迫中上调表达约3.2倍。干旱胁迫则使TaHAK25基因在24h内呈现上调表达趋势。说明TaHAK25基因的表达受到低钾胁迫影响,同时被干旱和高盐胁迫所调控,属于逆境响应基因。（3）酵母功能互补试验表明,转化TaHAK25基因的K+吸收缺陷型酵母菌株CY162在1 m M K+浓度的AP培养基上可以正常生长,而转空载体的酵母不能生长。说明TaHAK25能够在低钾条件下弥补K+吸收缺陷型酵母CY162的生长缺陷,具有转运钾离子的能力。亚细胞定位表明TaHAK25蛋白定位在细胞膜上,属于膜蛋白。（4）TaHAK25转基因拟南芥植株在0 m M K+和0.01 m M K+的低钾胁迫培养基中主根发育更好,野生型的主根发育受到抑制。突变体拟南芥（athak5）转基因株系在0 m M K+和0.01 m M K+的低钾胁迫培养基的根长和鲜重均与野生型存在显著差异。在0.01 m M K+培养基中,转基因拟南芥丙二醛含量降低,脯氨酸含量显著升高,细胞质膜受到的损伤小于对照。表明TaHAK25基因能够提高拟南芥的耐低钾能力。（5）利用小麦c DNA文库筛选鉴定到4个与TaHAK25蛋白潜在互作的蛋白。利用荧光素酶互补试验进一步验证,TaHAK25蛋白可以与Ta ACT（ACT domain-containing protein DS12,Traes CS7A02G294200）和Ta CRT（Calnexin homolog,Traes CS6B02G129800）蛋白相互作用。酵母单杂交试验和双荧光素酶活性检测试验表明Ta NAC71（NAC transcription factor 71）和Ta NAC74（NAC transcription factor 74）可以通过结合TaHAK25的启动子正向调控基因的表达。