甘薯高亲和性钾转运蛋白IbHAK5调控钾离子吸收与根系形态建成的分子机制及育种应用

为解决甘薯低钾胁迫下生长受限问题，研究人员克隆了与拟南芥HAK5同源的钾转运蛋白基因IbHAK5，通过转基因技术获得过表达株系。研究表明，IbHAK5定位于质膜，能显著提升植株叶绿素含量、减少K+外流，并在缺钾(?K+)条件下维持更高钾离子浓度；同时促进根系形态优化和生长素IAA积累，为分子设计育种提供新靶点。

　　

钾元素是甘薯生长发育的关键因子。本研究从甘薯中成功克隆出与拟南芥HAK5同源的高亲和性钾转运蛋白基因IbHAK5，其编码的739个氨基酸蛋白定位于细胞质膜。通过构建IbHAK5过表达转基因株系，筛选出两个高表达株系进行低钾(?K⁺)胁迫耐受性测试。与野生型相比，转基因植株在缺钾环境下表现出更强生长势：叶绿素含量显著提升，通过减少K⁺外流维持更高细胞内钾离子浓度。有趣的是，无论正常或胁迫条件，IbHAK5均能优化根系构型并提高内源生长素IAA水平，这种双重调控机制可能协同增强了根系钾吸收能力。该研究不仅揭示了IbHAK5在甘薯低钾胁迫响应中的核心作用，更为分子辅助育种提供了重要基因资源。