针对我国当前大部分地区的土壤钾素肥力下降，土壤供钾不足已经成为一些地区作物增产的限制因素。因此，克隆参与钾高效吸收和利用的基因，培育钾高效作物品种，最大程度地提高植物的钾吸收和利用效率已成为当今的研究热点和方向。本实验通过水培、土培方式，对55个萝卜品种进行筛选，获得耐低钾品种；根据国内外关于钾离子转运蛋白的相关研究，从萝卜基因库中鉴定出钾转运蛋白家族KUP/HAK/KT中的基因，进行相关分析。结果表明品种N18，N11，N22，N42在低钾条件下发育较好，较为适应低钾环境下的成长。
目录
摘要 2
关键词 2
Abstract 2
Key words 2
引言 2
1 材料与方法 4
1.1材料 4
1.1.1实验材料的选取和处理 4
1.1.2试剂与营养液的配置 4
1.1.3实验器材 4
1.2方法 4
1.2.1低钾浓度筛选 4
1.2.2耐低钾萝卜基因型筛选 4
1.2.3筛选指标 4
1.2.4萝卜K+转运蛋白基因的筛选 5
1.2.5萝卜K+转运蛋白基因家族成员分析方法 5
2分析与结果 5
2.1萝卜KUP/HAK/KT家族全基因组分析 5
2.1.1萝卜KUP/HAK/KT基因鉴定与理化性质分析 5
2.1.2 KUP/HAK/KT基因蛋白系统进化树的构建与分析 7
2.1.3萝卜KUP/HAK/KT家族成员基因结构和保守结构域分析 8
2.1.4萝卜KUP/HAK/KT基因亚细胞定位预测 9
2.1.5.萝卜KUP/HAK/KT家族基因的染色体定位 10
2.1.6萝卜KUP/HAK/KT家族基因启动子顺势作用元件分析 11
2.1.7萝卜KUP/HAK/KT家族基因在不同处理下转录组数据分析 12
2.1.8萝卜KUP/HAK/KT家族基因在不同时期和不同组织器官下转录组数据分析 13
2.2萝卜生长指标分析与结果 14
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2.2.1 萝卜生长指标数据测量 14
2.2.2萝卜生长指标相对值的相关性分析 15
2.2.3耐低钾指数的计算 16
2.2.4耐低钾萝卜品种的分级 16
3 讨论 17
3.1萝卜KUP/HAK/KT家族鉴定与分析 17
3.2萝卜KUP/HAK/KT家族成员功能 17
3.3萝卜产量（地下部重量）与钾含量关系分析 18
3.4萝卜产量（地下部重量）与钾积累量关系分析 19
致谢 20
参考文献 20
耐低钾萝卜品种鉴定和钾转运蛋白家族KUP/HAK/KT家族分析
引言
钾是植物生长所需的三大必需元素之一，在植物体的含量大约为干物质总量的百分之一到百分之五。而我国耕地土壤普遍缺钾，以土壤含速效钾少于70μg/g计达2.3×107hm2，占总耕地面积的22.7%。钾肥通过各种代谢途径迁移、分配及积累，作用于生理生化系统中，最为直观的就是表达在蔬菜生长性状上。合理施用钾肥明显对蔬菜株高、茎粗、干物质含量、氮素、磷素的吸收和积累有所提高，亦可提高作物各个生长发育时期组织器官内的养分吸收利用效率，尤其加速了蔬菜体内养分由源到库的转移。大量研究表明增施钾肥能有效提高坐果率、可显著提高干物质的积累总量、增加产量，显著提高蔬菜的品质。从土壤中吸收钾是植物生存的必要条件,钾的吸收、转运和利用效率与作物的产量和品质直接相关。在所有重要的经济作物中,不同基因型的钾吸收和利用效率差异很大。具有高效钾吸收基因型的植物表现为根系吸收表面积大,根系与土壤接触面的钾吸收增加以维持较高的根系扩散梯度。将钾更高效地转运到不同器官中、以提高钠对钾的取代作用并最大限度地将胞质中的钾浓度维持在最优的代谢范围内,均是提高钾利用效率的主要机制。
Epstein等通过对包括大麦在内的多种植物进行钾吸收动力学研究，于20世纪60年代提出植物吸收外源不同浓度的K+是分别通过两种系统：一种是主要在高钾条件下（大于1mmol/L）利用质膜上的钾离子通道起作用的低亲和吸收系统；另一种是在低钾条件下（1200µmol/L）利用质膜上的高亲和性钾离子转运体起作用的高亲和吸收系统（EpsteinE，1963）。在不同的K+浓度下，植物利用不同的钾吸收系统来吸收外源钾，从而适应不同K+浓度的生存条件。随着现代生物化学、分子生物学、遗传学等技术的快速发展，科学家们通过对植物钾吸收及转运机制不断的深入研究，已经克隆得到很多钾转运体基因、钾离子通道基因。
高亲和钾转运体主要在低钾浓度下发生作用，吸收K+的方式为主动运输。到目前，植物中许多高亲和性钾离子转运体基因已被成功克隆，通过分析比对将它们分为4个大家族：KT/HAK/KUP（K＋ transporter/highaffinity K＋ transporter/K＋uptake permease，K＋转运蛋白/高亲和K＋转运蛋白/K＋吸收通透酶）、HKT（highaffinity K＋ transporter，高亲和K＋转运蛋白）、CHX（cation/hydrogen exchanger，阳离子/H＋反向转运蛋白）和 KEA（K＋/H＋ efflux antiporters，K＋/H＋ 反向转运蛋白）（MäserP，2001；GuptaM，2008；Barragán，2012；Zheng，2013），每个家族对植物钾效率有不同的重要作用。其中KT/HAK/KUP家族（又称KT，KUP或HAK转运体家族）是最大的家族（AhnSJ，2004），功能最丰富，研究也最为深入。目前的研究表明，KUP/HAK/KT家族蛋白主要介导植物在低钾环境中对K+的吸收，因此能够提高植物对低钾胁迫的抗性。例如拟南芥AtHAK5在K+浓度降低时表达量会上调，而在K+浓度恢复时表达量又会下调（AhnSJ，2004）。大麦HvHAK1和水稻OsHAK1能够增强酵母缺陷突变体对低钾胁迫的抗性，并且水稻OsHAK1在K+含量降低时表达量上调（SennME，2001；陈璐.，2012）。KUP/HAK/KT家族中的某些蛋白还具有转运Na+，增强植物盐胁迫抗性的功能。

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