枸杞Shaker钾通道基因LbKT1与LbSKOR的功能解析及其调控丛枝菌根共生的新机制

本研究针对植物钾吸收与丛枝菌根(AM)真菌互作的分子机制这一科学问题，通过酵母互补实验和烟草过表达体系，揭示了枸杞Shaker钾通道基因LbKT1（功能同源AKT1）的钾吸收功能及其促进AM真菌定殖的作用，发现LbSKOR（同源SKOR）主要调控钾的根-茎转运但对AM共生无显著影响，为植物-微生物互作促进钾营养的"正向反馈"机制提供了新证据。

　　

钾是植物生长发育不可或缺的宏量元素，参与光合作用、渗透调节和逆境响应等关键生理过程。然而土壤中钾的有效性高度可变，植物进化出双重策略应对这一挑战：一方面通过根系钾通道（如Shaker家族AKT1/SKOR）直接吸收，另一方面借助丛枝菌根(Arbuscular Mycorrhizal, AM)真菌的共生网络间接获取。尽管AM真菌能显著提升宿主植物的钾含量，但植物自身钾转运系统如何与AM真菌互作仍属未知领域。枸杞(Lycium barbarum)作为耐盐抗旱的药用植物，其高钾含量果实与AM真菌的共生特性使其成为研究这一科学问题的理想材料。

为解析植物Shaker钾通道与AM共生的调控关系，来自云南某高校的研究团队在《Plant Science》发表论文，通过酵母突变体互补、烟草过表达等实验证实：枸杞LbKT1（功能同源拟南芥AKT1）具有钾吸收功能并能促进AM真菌定殖，而LbSKOR（同源SKOR）主要介导钾的长距离转运但对共生无显著影响。该研究首次揭示了植物钾通道基因与AM真菌的协同作用机制，为利用微生物共生提升作物钾营养效率提供了理论依据。

关键技术包括：酵母钾吸收缺陷型突变体CY162的功能互补实验、烟草(Nicotiana tabacum K326)过表达体系、丛枝菌根真菌(Rhizophagus irregularis BGC BJ109)接种实验，以及低钾/正常钾条件下的盆栽表型分析。

【Functional analyses of LbKT1 and LbSKOR】
酵母互补实验显示，LbKT1能恢复突变体CY162在低钾培养基（0.1 mM KCl）的生长缺陷，而LbSKOR无此功能，证实LbKT1具有典型Shaker内向整流钾通道特性。

【Overexpression of LbKT1 and LbSKOR in tobacco】
烟草过表达实验发现：LbKT1过表达株系在低钾条件下生物量提高31.2%，钾含量增加25.7%，且AM真菌定殖率提升40.5%；LbSKOR过表达则使根-茎钾转运效率提高18.3%，但对AM定殖无显著影响。

【Discussion】
研究提出"植物钾营养状态-AM真菌定殖"的正反馈调控模型：LbKT1介导的钾吸收为AM真菌提供碳源，而真菌的定殖又进一步激活宿主钾通道表达。这一发现不仅拓展了对Shaker基因家族功能多样性的认知，还为农林生产中通过微生物-植物协同调控提升钾利用效率提供了新思路。特别值得注意的是，LbKT1对AM共生的促进作用与钾离子转运功能直接相关，这为设计既能提高作物抗逆性又能增强微生物共生的遗传改良策略指明了方向。