(贵州大学农业生物工程研究院/山地植物资源保护与种质创新省部共建教育部重点实验室/生命科学学院， 贵阳 550025)

钾是植物生长发育所必需的大量元素，不仅可参与植物细胞渗透势调节，还能介导植物体中多种重要的生理功能[1]，如K可作为植物细胞内多种酶的催化剂，调控气孔开闭、控制生物大分子合成分解、调节光合作用强弱、影响植物对逆境胁迫能力抗性的高低等[2,3]。另外，钾含量的高低同样决定着农作物的产量与品质，在烟草中K被认为是评判烟叶品质优劣的重要标准之一[4]。植物在长期进化过程中形成了一系列复杂的K+吸收和转运系统。如拟南芥(Arabidopsisthaliana)中存在15个K+选择性通道，包括9个Shaker型、5个TPK(two-pore K+channel)型和1个Kir-like型K+通道[5-7]。AKT 1属Shaker型K+通道，是植物中广泛存在的一种内向整流K+通道[8]。Sentenac等利用酵母双突变体互补法从A.thaliana中克隆出第一个高等植物的Shaker型K+通道基因AtAKT1，该基因位于拟南芥第2号染色体上，含有11个外显子和10个内含子，编码857个氨基酸(amino acid，AA)残基组成的多肽。之后，研究者先后从马铃薯(Solanum tuberosum)[9]、玉米(Zeamays)[10]、小麦(Triticumaestivum)[11]、大麦(Hordeumvulgare)[12]、葡萄(Vitisvinifera)[13]和盐地碱蓬(Suaedasalsa)[14]等植物中分离出AKT1基因。对植物AKT 1编码蛋白结构预测结果表明，AKT 1蛋白含有6个跨膜片段(S1～S6)，其中第4个跨膜片段S4含有大量带正电荷的AA残基，主要作为电压感受器参与响应膜电势的变化，调节其在膜上移动改变AKT 1的构象，实现该通道孔的开启与关闭[15,16]。S5和S6之间含有1个高度保守的P环结构域，陷入细胞膜内构成一个通道孔(图1)。

图1 植物Shaker型K+通道拓扑结构示意图

同时，AKT 1具有Shaker型K+通道中典型的TxGYG(Thr-XGly-Tyr-Gly)序列，该结构为K+选择器。……