钾是植物生长发育所必需的矿质营养元素之一。然而在自然环境中,土壤缺钾已经成为影响植物正常生长发育的主要非生物逆境胁迫之一。植物缺钾后会表现出叶色发黄、生长受抑等典型的缺钾症状。但是,植物在长期进化过程中也形成了一系列复杂的钾吸收和钾转运的分子调控机制,以应对外界各种复杂多变的环境。研究显示,植物中钾离子的吸收和转运是由多种钾离子通道蛋白和钾离子转运体蛋白共同参与完成的。已经发现,Shaker钾离子通道家族成员和KT/HAK/KUP钾离子转运体家族成员在此过程中发挥着非常重要的作用。目前对于Shaker钾通道家族成员的研究比较深入.而对于KT/HAK/KUP钾转运体家族成员的研究还非常有限。拟南芥KT/HAK/KUP家族包含13个成员,部分成员在钾离子吸收、钾离子转运、渗透调控等过程中发挥着重要作用。然而,该家族许多成员的生理功能仍然未知。本论文工作主要针对该家族中一个功能未知成员KUP7开展研究,以期阐明KUP7在拟南芥钾营养方面的生理功能及其调控机制。本论文研究以模式植物拟南芥为材料,首先利用反向遗传学的方法,对多种钾离子转运蛋白突变体进行了低钾表型的检测。研究发现,在低钾(100 gM K+)萌发条件下,拟南芥kup7突变体冠部表现出较野生型提前发黄的敏感表型。随着培养基中钾离子浓度的升高,kup7冠部发黄的表型逐渐消失。钾含量测定结果显示,低钾下kup7冠部钾含量显著低于野生型,而kup7突变体的恢复材料在低钾条件下的生理表型和钾含量都可以恢复到野生型的状态,表明kup7的低钾敏感表型是由于KUP7基因功能的缺失而导致。研究显示,KUP7定位于细胞质膜,并且具有钾离子转运活性。组织表达分析结果显示,KUP7在除植物根尖外的其他组织部位均有表达,且在幼苗根部的表皮、根毛、皮层等细胞中有较强的表达。在低钾处理后,kup7单株钾含量要显著低于野生型,且kup7根部钾离子的吸收速率也显著低于野生型。该结果表明,KUP7参与了拟南芥根部钾离子的吸收过程。同时,低钾下kup7体内钾离子的冠／根比要显著低于野生型,且kup7木质部伤流液中的钾含量也显著低于野生型。另外,钾离子荧光染料染色分析的结果进一步证明,低钾处理后,kup7根中维管组织内的钾离子含量显著低于野生型。以上结果表明,KUP7可能还参与了拟南芥体内钾离子由根部向冠部的转运过程。本论文研究还发现,低钾处理后KUP7的转录水平未发生显著变化。而且,在低钾处理条件下,KUP7的过量表达材料与野生型材料相比并无明显的表型差异,钾离子含量也未发生显著变化。研究证明,KUP7蛋白序列上三个可能的磷酸化位点对于KUP7的钾离了转运活性起着一定的调控作用。推测,KUP7可能主要受翻译后水平的调控。本论文研究结果表明,KUP7能够介导拟南芥根部钾离子的吸收,并且可能还参与钾离子从拟南芥根部向冠部转运的生理过程。KUP7主要受翻译后水平的调控,磷酸化作用可能是KUP7钾转运活性调控的关键。此研究结果对于阐明植物体内钾离子吸收和转运的分子调控机制具有重要意义。