甘蔗是重要的糖料作物，生育期長、生物量大，對鉀肥的吸收量大。一般認為，每生產(chǎn)一噸甘蔗大約需吸收2~2.5 kg 的鉀素。我國甘蔗栽培區(qū)主要分布在南方亞熱帶地域，蔗區(qū)土壤普遍存在酸化、鉀淋溶嚴重等現(xiàn)象，耕作層中全鉀和速效鉀的含量都處于較低水平。此外，我國可溶性鉀肥資源緊缺，供應(yīng)不足，50%以上依賴進口，而在生產(chǎn)過程中甘蔗對鉀肥的利用率也僅30%左右，這些均制約了我國甘蔗產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。高親和鉀轉(zhuǎn)運蛋白HAK (high affinity K+ transporter)能加強植物在低鉀脅迫時的鉀吸收和轉(zhuǎn)運。因此深入探討甘蔗HAK基因的生物學功能及其調(diào)控耐低鉀脅迫的機制，可為通過常規(guī)育種和現(xiàn)代生物技術(shù)培育鉀高效的優(yōu)良品種提供重要參考。

　　省科學院生物工程所生物育種研究團隊近年來一直在探索甘蔗鉀高效的遺傳基礎(chǔ)和分子機制，以期為甘蔗耐低鉀品種的選育提供理論指導(dǎo)。該團隊利用比較基因組學等生物信息學方法在甘蔗屬割手密中鑒定到30個鉀轉(zhuǎn)運蛋白HAK基因，結(jié)合14個代表性的被子植物共279個HAK成員進行了系統(tǒng)演化分析，并且分析了甘蔗HAK家族基因在不同發(fā)育時期、晝夜節(jié)律、不同葉段以及在低鉀脅迫下的表達，提出HAK基因家族不同成員的作用部位及功能，研究結(jié)果以題為“Genome-wide systematic characterization of the HAK/KUP/KT gene family and its expression profile during plant growth and in response to low-K+ stress in Saccharum”發(fā)表在BMC Plant Biology (IF=3.67)。該研究鑒定到了能提高甘蔗鉀肥利用效率的可靠候選基因，為進一步通過現(xiàn)代精準育種技術(shù)培育鉀營養(yǎng)高效利用的甘蔗優(yōu)良品種奠定了基礎(chǔ)。馮曉敏博士為第一作者，齊永文研究員為本文通訊作者。該工作得到了廣東省科學院博士引進專項資金、國家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系和廣東省科技計劃等項目資助。

　　全文鏈接： https://doi.org/10.1186/s12870-019-2227-7

　　 (省科學院生物工程所 馮曉敏/供稿)