钾离子(K~+)是植物细胞中大量存在的阳离子,在植物生长过程中具有重要作用。目前,我国耕地土壤钾素含量不足,需进口大量钾肥。玉米在粮食、饲料以及工业等方面具有重要作用,然而供钾不足会使玉米植株出现矮小纤弱及籽粒不饱满等问题,严重影响了玉米的产量和品质。因此,如何在低钾条件下提高玉米对钾营养的吸收能力已成为迫切需要解决的问题。钾离子通道是植物吸收钾离子的主要途径,过表达钾离子通道蛋白基因AKT1提高了植物对钾离子的吸收能力。实验室前期从盐角草中克隆得到了钾离子通道蛋白基因SeAKT1,并将其转入到拟南芥中验证了其功能。采用农杆菌介导的幼胚侵染法将重组质粒ubi:SeAKT1转入玉米中,获得5个阳性转化事件。对T0代转化植株进行了PCR和bar试纸条检测,表明目的基因SeAKT1和标记基因bar均已转入玉米基因组中,且bar基因在蛋白水平上表达。对与玉米骨干自交系PH6WC杂交获得的3个T1代玉米进行了半定量RT-PCR检测,结果表明SeAKT1基因在3个株系中均有表达。对3个株系的SeAKT1基因进行了PCR检测,并对检测结果进行卡方检验,结果表明其后代基因分离比均符合孟德尔分离定律。对L1和L3株系进行了钾离子耗竭实验,每4 h取样一次,共耗竭28 h。结果表明,在0.1 mM钾离子浓度下,转基因玉米具有更强的钾吸收能力。对L3株系进行了液培实验,培养4 w后对其株高、根长、地上部和根部的鲜重、干重以及钾离子含量进行了测量。结果显示:3 mM钾离子浓度下,除根长和地上部的干重以外,其余检测指标转基因玉米均显著高于野生型;0.1 mM低钾胁迫下,除株高和根部钾离子含量以外,其余检测指标转基因玉米均显著高于野生型。结果表明,推测SeAKT1是双亲和钾离子通道蛋白,转SeAKT1基因玉米具有更强的钾吸收能力,从而增加了其生物量。对L1株系进行了田间试验,在吐丝期进行株高、穗位高度和叶面积的测量,在成熟期对穗部的穗长、穗粗、行数、行粒数、百粒重和穗重进行统计。结果表明:土壤中速效钾离子含量为100 mg/kg时,转基因玉米的穗位高度与野生型相比显著降低,行粒数显著增加;土壤中速效钾离子含量为80 mg/kg时,转基因玉米的穗长和百粒重要显著高于野生型;土壤中速效钾离子含量为30 mg/kg时,转基因玉米的穗长和穗重均显著高于野生型,可以推测转基因玉米可能通过增加穗长从而使穗重增加。上述结果表明,SeAKT1基因在玉米中的过表达能够提高转基因玉米对钾离子的吸收能力,从而提高了转基因玉米的生物量和产量相关性状。