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摘要
【目的】研究水稻钾通道OsAKT2的基本功能和调控特征，揭示其在地上部K+回流中的潜在作用。【方法】通过构建系统进化树和关键氨基酸区域序列比对，对不同物种来源的Shaker类钾离子通道基因进行了同源性分析；利用蛙卵电生理技术，研究水稻OsAKT2的膜电位敏感性及其对钾离子的吸收特征、离子选择性和对钾通道抑制剂的响应变化；并利用实时荧光定量PCR技术，探究了水稻OsAKT2的表达与钾浓度、铵转运及胁迫处理间的相互关系。【结果】OsAKT2与AtAKT2等典型通道高度同源（56%），属于AKT2类弱电压依赖—双向整流型钾离子通道。OsAKT2所介导的K+转运过程，与典型该类通道表现出不同的性质，主要体现在以介导K+的吸收为主，缺失了AKT2通道标志性的K+外排活性，且其K+吸收过程转变为明显的电压依赖性。OsAKT2对K+吸收Km值为43 mmol/L，是一典型的低亲和钾离子通道（>1 mmol/L）；与典型Shaker通道相比，钾通道抑制剂Ba2+对OsAKT2的K+吸收活性的抑制效率（4+通透性（约占K+的22%）。进一步模拟田间种植水稻可能遇到的胁迫环境，发现水稻地上部OsAKT2基因的表达丰度在缺铵、缺钾及山梨醇处理下显著提高，且表现出一定的避光性（黑暗中基因表达水平较高）。【结论】水稻OsAKT2能够提高植物K+吸收能力，或将有助于增强其在地上部K+回流和再利用中的功能，且对水稻体内氮素营养吸收转运具有潜在的贡献。
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单位中国科学院南京土壤研究所; 山东省蚕业研究所; 中国科学院大学; 土壤与农业可持续发展国家重点实验室
