嫁接緩解煙草低鉀脅迫的生理機制研究

胡瑋，邸青

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

作為一種大量營養(yǎng)元素，鉀不僅能夠影響烤煙（Nicotiana tabacum Linn.）的生長狀況，同時也是煙葉質(zhì)量的評價標(biāo)準(zhǔn)之一，是我國優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)的一個重要限制因素。核酸、蛋白質(zhì)、碳水化合物的形成、光合作用、酶的活化和滲透調(diào)節(jié)的過程都與鉀有關(guān)[1-2]。只有在足夠高的鉀積累條件下生長，烤煙產(chǎn)品才具有更好的芳香味、易燃性和葉片的加工性[3]。但是，對于我國大部分煙草種植區(qū)來說，植煙土壤中有效鉀含量較低，使得煙葉中的鉀含量無法達到全球優(yōu)質(zhì)煙葉的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)植煙土壤區(qū)劃調(diào)查結(jié)果顯示，我國63.1%煙草種植土壤中有效鉀含量低于臨界水平（150 mg·kg-1），其中極缺鉀土壤占19.6%，平均有效鉀含量僅為57.5 mg·kg-1，缺鉀土壤占43.5%[4]。因此，提高烤煙對鉀的吸收和利用效率已成為煙草種植中的一個重要議題。

鉀在植物中具有很強的流動性，可以實現(xiàn)地下部到地上部的循環(huán)利用，這一功能對植物的電離平衡和能量節(jié)省具有重要作用。K+通道基因SKOR和AKT2調(diào)控了K+在植物體內(nèi)的再分布過程，前者在根系的中柱鞘和木質(zhì)部薄壁細胞中大量表達，介導(dǎo)了K+由地下部到地上部的轉(zhuǎn)運[5]；而后者在根和葉的韌皮部維管系統(tǒng)中大量表達，在韌皮部K+的卸載過程中起主導(dǎo)作用[6]。當(dāng)植物感知到外部鉀虧缺信號時，細胞產(chǎn)生短期和長期響應(yīng)模式：對于短期響應(yīng)，AKT1上調(diào)表達，細胞質(zhì)中的鉀水平通過液泡向外釋放K+來維持；對于長期響應(yīng)，當(dāng)脅迫期持續(xù)數(shù)天甚至數(shù)周時，細胞質(zhì)中的K+濃度降低，會影響植物細胞的代謝過程，依賴于K+活化的H+-PPase 活性被抑制，丙酮酸含量降低[7]。除此之外，植物根系伸長區(qū)的細胞伸長亦需要K+產(chǎn)生的細胞膨壓。當(dāng)根土界面鉀水平較低時，植株根系形態(tài)會發(fā)生變化，主根生長受到抑制，根毛生長旺盛，而這種對環(huán)境的適應(yīng)是由和生長激素共同決定的[8]，乙烯在這個過程中充當(dāng)了低鉀脅迫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的信息物質(zhì)[9]。擬南芥生長素合成基因缺失突變體aux1、axr1、axr2的研究表明，生長素也是根系形態(tài)對鉀脅迫響應(yīng)機制的組成部分[10]。

隨著研究的不斷深入，嫁接技術(shù)可提高作物品質(zhì)、長勢和產(chǎn)量，改變品種，提高環(huán)境抗逆性和優(yōu)化異花授粉[11-13]。此外，嫁接技術(shù)對提高植物養(yǎng)分吸收也有顯著的影響[14-16]。然而，關(guān)于嫁接對烤煙鉀饑餓耐受性的影響，文獻報道較少。因此，本研究希望驗證能否通過鉀高效基因型煙草砧木嫁接誘導(dǎo)烤煙對鉀的脅迫耐受。為了完成這一目的，筆者分析了鉀脅迫時下胚軸和根分生組織的凈K+流速、不同組織中的鉀含量、烤煙生長，以及參與鉀吸收和轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵基因的時空特征。

1 材料與方法

1.1 供試材料

鉀高效基因型烤煙五峰2 號和常規(guī)品種云煙87 分別由湖北省煙草公司宜昌市公司和貴州省煙草公司畢節(jié)市公司提供。

1.2 試驗地點與處理

試驗在重慶農(nóng)科院日光溫室進行。為了保證嫁接成功率，砧木種子在接穗種子前7 d 播種。當(dāng)砧木上出現(xiàn)6～8 片真葉時，選擇“劈接”方式進行嫁接處理。當(dāng)嫁接植株長出新葉后，將植株移栽到水培箱中，每個容器種植12 株幼苗。水培營養(yǎng)液的配方與筆者之前的研究一致[17]。試驗過程中，利用壓縮機軟管向每個水培箱供氧，以保證氧氣供應(yīng)。試驗設(shè)置了2 個鉀水平：+K，正常鉀供應(yīng)水平（5 mmol·L-1）；-K，鉀脅迫（0.5 mmol·L-1）。營養(yǎng)液中以K2SO4為鉀源，調(diào)節(jié)不同K+水平。此外，采用4 種嫁接組合[五峰2號（W）、云煙87（Y）、W/Y（W 為接穗，Y 為砧木）和Y/W（Y 為接穗，W 為砧木）]進行試驗。8 個處理重復(fù)6 次，每個重復(fù)12 株，每隔4 d 更換1 次營養(yǎng)液。處理20 d 后，收集植株樣品。

1.3 測試指標(biāo)與方法

1.3.1 植株長勢指標(biāo) 每個處理分別選取4 株烤煙幼苗，對各處理的干物質(zhì)質(zhì)量、株高、莖圍、根長、葉面積進行測定。選擇莖上的倒數(shù)第二片真葉進行葉面積測量（LI-3000C,LI-COR,USA）；用電子天平測定煙株的干質(zhì)量；根長采用WinRhizo Pro 軟件進行分析；用皮卷尺測量株高和莖圍。

1.3.2 煙株中鉀含量的測定 煙草植株在子葉下胚軸被切成2 段。子葉上方為地上部，子葉下方為地下部。采用火焰原子吸收光譜儀測定干樣品（Varian AA-220FS,Thermo Fisher Scientific,USA）中的鉀含量[18]。

1.3.3 煙株下胚軸橫切面K+流速測定 試驗開始前，先在+K 水平的處理中選取一半植株使用0.5 mmol·L-1K2SO4進行預(yù)處理2 h，以觀察各嫁接組合在短期鉀脅迫下的表現(xiàn)。將煙草植株從子葉下胚軸處切成2 段，之后膠帶分別將地上部和地下部固定于測量液中[0.1 mmol·L-1CaCl2和0.3 mmol·L-12-ethanesulfonic acid（MES）,pH 值為6]平衡30 min。將樣品分別放入含有0.5 mmol·L-1K+和5 mmol·L-1K+水平的測量室中。將電極固定在樣品橫截面的中心，在該試驗條件下測定凈K+通量20 min，以減小波動引起的變異性。每個樣品測量2 次。

每個嫁接組合選取6 株煙株，采用非損傷微測技術(shù)（NMT system BIO-IM;Younger Corp.,Amherst,MA,USA）測定其下胚軸橫切面的凈K+流速[19-20]，用ASET 2.0 （Sciencewares, Falmouth, MA, USA）和iFluxes 1.0 （YoungerUSA, LLC, Amherst, MA, USA）軟件記錄并轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)[21]。利用Fick 擴散定律計算凈K+流速[22]。

1.3.4 烤煙根系分生區(qū)K+流速測定 該試驗只涉及烤煙根系對養(yǎng)分離子的吸收。因此，本試驗部分處理減少為只有未嫁接的W 和Y 烤煙品種2 個處理，測定部位為根的分生組織。為了闡明K+通道和質(zhì)膜H+-ATP 酶復(fù)合物在2 個烤煙品種中對K+吸收轉(zhuǎn)運的影響，筆者分別使用了原釩酸鹽和氯化銫對試驗樣品進行了預(yù)處理（前者為質(zhì)膜H+-ATP 酶的特異抑制劑，后者為K+通道的阻斷劑）[23]，并設(shè)置了不使用抑制劑的對照處理。其余測定方法與煙草下胚軸橫截面K+流速測定方案一致。

1.3.5 總RNA 的提取與實時定量PCR 使用TRIzol 試劑（Invitrogen,ThermoFisher，USA），根據(jù)說明書從各嫁接組合中提取總RNA（根：HAK1 和NKT1；莖：SKOR 和AKT2）。之后，使用RNase-free DNase 去除剩余的DNA 污染。cDNA 第一鏈的合成體系由1 μg 總RNA、1 μL oligo（dT）18primer、MMuLV reverse transcriptase（TaRaKa, Japan）構(gòu)成，加水定容至20 μL。按照試劑盒Light Cycler 480 SYBR Green I Master kit 的說明操作，采用實時熒光定量PCR（ABI 7900HT,Applied Biosystems,USA）技術(shù)檢測目標(biāo)基因的表達，每個樣本分析至少重復(fù)3次。采用Primer premier 5.0 軟件設(shè)計基因特異性引物，所有引物如表1 所示。熔融曲線分析表明，各引物具有較高的特異性。PCR 產(chǎn)物的技術(shù)使用2-ΔΔCt方法[24]。

表1 實時定量PCR 分析中使用的引物

1.3.6 數(shù)據(jù)分析 所有研究數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的形式表示，采用SAS 9.3 版（StatisticalAnalysis System Institute Inc., Cary, NC, USA）進行雙因素方差分析，以確定嫁接對煙草的影響，采用鄧肯新復(fù)極差法對各處理之間的顯著性進行檢驗（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 烤煙植株長勢

鉀脅迫顯著抑制了煙草植株的生長，而嫁接技術(shù)則顯著緩解了這種抑制作用。對于-K 處理來說，烤煙幼苗全株干質(zhì)量、株高、莖圍、葉面積、根長均顯著降低。通過不同砧木的嫁接看出，與W/Y（44.5%）和Y（61.3%）處理相比，鉀饑餓導(dǎo)致W（31.1%）和Y/W（32.2%）的干質(zhì)量減少量較低（表2）。各嫁接處理的株高、莖圍、根長、葉面積指標(biāo)變化的趨勢與干質(zhì)量類似。在正常供鉀水平下，W 和Y/W 處理的生長表現(xiàn)明顯優(yōu)于W/Y 和Y 處理，而使用相同砧木的處理則差異不顯著（如W 和Y/W 處理）。缺鉀條件下，煙草生長趨勢與+K 條件下一致。值得注意的是，在鉀脅迫下，W/Y 嫁接組合的植株長勢明顯優(yōu)于Y 品種，這與+K 條件下這兩者之間沒有顯著差異不同。

表2 不同嫁接組合和鉀水平對植株長勢的影響

2.2 烤煙植株地上部和地下部鉀含量的分布

嫁接同時影響了不同烤煙品種K+的吸收和分布狀況。由圖1 可見，鉀脅迫顯著降低了烤煙的整株K+吸收能力，但不同嫁接組合的對烤煙整株K+吸收能力的降低程度不同。在+K 水平下，以W 為砧木的嫁接組合（如W 和Y/W）整株鉀含量比以Y 為砧木的嫁接組合增加了97.6%，在-K 水平下，整株鉀含量增加了137.76%。值得注意的是，與+K 水平的數(shù)據(jù)不同，W/Y 的整株鉀含量在-K 水平時顯著高于Y，而前者沒有顯著差異。這表明在缺鉀條件下，W基因型烤煙品種作為接穗可以提高Y 基因型烤煙對K+的吸收。在-K 處理時，地上部平均鉀含量占植株總鉀含量的44.3%，比+K 處理高7.3%。此外，在鉀脅迫下，煙草整株鉀含量的分布由地下部向地上部傾斜的趨勢在W 和Y/W 嫁接組合中更為明顯。

圖1 嫁接組合和鉀供應(yīng)水平對煙草植株鉀離子分布的影響

2.3 鉀脅迫下煙草下胚軸凈K+流速的響應(yīng)

試驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)外部環(huán)境中鉀水平發(fā)生變化時，煙草下胚軸橫截面K+凈流速的上下對比也發(fā)生了變化。試驗中，由于煙株在子葉下胚軸處被切成2段，這2 個部分橫截面的K+流速所代表的的意義不同。地上部橫截面通過韌皮部下行的K+流被定義為地上部到地下部的K+流，而地下部橫截面通過木質(zhì)部上行的K+流被定義為地下部到地上部的K+流。由圖2 可知，在+K 條件下，煙株下胚軸橫截面地上部到地下部平均凈K+流速為1 782.72 pmol·cm-2·s-1，是地下部到地上部的1.59 倍。除此之外，各嫁接組合上、下凈K+流速無顯著差異。為了明確K+在不同鉀水平下長距離運輸中運動的相對方向，將向下的實時K+流速減去向上的實時K+流速定義為相對K+流量強度。各嫁接組合的相對K+流量強度在+K 條件下的整個測量周期內(nèi)均為負值，說明在K 供應(yīng)充足時，烤煙植株的K+有從地上部向地下部遷移的趨勢。在-K 條件下，各嫁接組合由地下部到地上部的凈K+流速在整個測量周期內(nèi)是穩(wěn)定的且差異不顯著，但是地上部到地下部的凈K+流速卻出現(xiàn)了明顯的波動狀況。以W 基因型烤煙為砧木的處理凈K+流速在試驗開始后迅速下降，5 min 后逐漸穩(wěn)定；而以Y 基因型烤煙為砧木的處理凈K+流速下降16 min 后才趨于穩(wěn)定。下胚軸橫切面處煙株地上部到地下部的平均凈K+流速為373.45 pmol·cm-2·s-1，是地下部到地上部的52.3%。同時，以W 基因型烤煙為砧木的處理地上部到地下部的平均凈K+流速顯著低于以Y 為砧木的處理。與+K 條件下相反，在-K處理的整個測量周期內(nèi)，各嫁接組合的相對K+流量強度均為正，說明在鉀供應(yīng)不足時，煙草植株的K+有從地下部向地上部遷移的趨勢。

圖2 嫁接對煙草下胚軸凈K+流速的影響

2.4 鉀脅迫對烤煙根系K+獲取模式的影響

通過對烤煙根系凈K+流速的數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)W、Y2 個烤煙品種對環(huán)境低鉀脅迫的耐受策略存在顯著差異。在正常供鉀條件下，W 品種根分生區(qū)平均凈K+流入速率為549.05 pmol·cm-2·s-1，為Y品種的1.13 倍。當(dāng)2 個烤煙品種都使用CsCl 進行預(yù)處理之后，其平均凈K+流入速率與原來相比顯著下降，W 品種降低了52.6%，Y 品種降低了37.5%，而且降低后的W 品種平均凈K+流入速率顯著低于Y 品種。當(dāng)預(yù)處理劑使用原釩酸鹽時，2 個烤煙品種根分生區(qū)K+凈流入量的變化均不顯著（圖3）。在鉀脅迫條件下，所有處理的平均凈K+流入速率明顯降低，而W 品種根分生區(qū)平均凈K+流入速率仍然顯著高于Y 品種。使用預(yù)處理劑后，供試品種的表現(xiàn)與正常供鉀條件下不同。CsCl 顯著降低了W 品種根分生區(qū)平均凈K+流入速率，而對Y 品種沒有顯著影響；原釩酸鹽則同時降低了2 個品種的烤煙根分生區(qū)平均凈K+流入速率，其中Y 品種下降幅度較大，比W 品種下降幅度多15.4%。

圖3 不同鉀水平條件下烤煙根系分生區(qū)的凈K+流速

2.5 不同處理K+吸收相關(guān)基因的表達水平

qRT-PCR 結(jié)果表明，鉀虧缺顯著改變了煙草植株HAK1、NKT1、SKOR和AKT2 的轉(zhuǎn)錄水平。如表3 所示，各處理HAK1 的表達均無明顯變化。在鉀脅迫條件時，SKOR和AKT2 表達上調(diào)，而NKT1 則下調(diào)表達。對于不同的嫁接組合，在正常鉀供應(yīng)水平下，以W 為砧木的處理所有相關(guān)基因的表達水平顯著高于以Y 為砧木的處理。在鉀饑餓條件下，筆者觀察到類似的情況。然而，在W/Y 處理中，SKOR和AKT2 的表達水平顯著高于Y 處理，且不低于W 和Y/W 嫁接處理。這種現(xiàn)象在W/Y 處理的HAK1 和NKT1 中沒有出現(xiàn)。

表3 在2 種鉀供應(yīng)條件下，煙草中與鉀吸收和轉(zhuǎn)運相關(guān)的基因相對表達水平

3 討論與結(jié)論

3.1 嫁接改善了鉀脅迫條件下烤煙植株的長勢

近年來，嫁接技術(shù)已成功用于多種作物應(yīng)對環(huán)境壓力和改善礦質(zhì)養(yǎng)分的吸收，其中包括番茄[25]、西瓜[26]、棉花[15]和黃瓜[27]。然而，嫁接對煙草K 脅迫的緩解作用及其機制尚不清楚。本研究表明，在鉀脅迫下，煙草植株生長明顯減弱，但鉀利用效率較高的砧木嫁接可以緩解這一壓力。與W/Y 和Y 嫁接組合相比，W 和Y/W 只略微降低了植株的干質(zhì)量，株高、莖圍、根長和葉面積的變化趨勢相似。無論鉀水平如何，W 基因型煙草的全株干質(zhì)量、株高、莖圍、根長、葉面積均顯著高于Y 基因型。通過嫁接，以W 為砧木的Y 基因型煙草的生長指數(shù)接近了W 基因型煙草的水平，顯著高于未嫁接的原品種。此外，W 作為接穗對砧木的反饋調(diào)節(jié)，也提高了W/Y 嫁接組合烤煙的長勢表現(xiàn)。在嫁接過程中，這種反饋調(diào)控機制通常由長距離信號主導(dǎo)，miRNA 或激素信號均可能作為信號物質(zhì)發(fā)揮作用[28-30]。

3.2 鉀饑餓改變了烤煙植株中K+的分布趨勢

同一作物的不同基因型在養(yǎng)分吸收和轉(zhuǎn)化方面差異很大。嫁接可以有效利用這一特性，將營養(yǎng)效率高的砧木與目標(biāo)接穗結(jié)合，提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量[31-33]。在煙草方面的研究中，有許多嫁接對多種養(yǎng)分物質(zhì)吸收產(chǎn)生影響的例子[34,35]。在筆者的研究中，W 基因型烤煙不僅在整株鉀含量上優(yōu)于Y，而且當(dāng)W 作為砧木時，相對應(yīng)的嫁接組合鉀含量也得到了提高。同時，無論是正常供鉀還是缺鉀條件下，W 基因型煙草砧木植株的鉀含量均顯著高于Y 基因型。從植株生長結(jié)果來看，與未嫁接的原品種相比，嫁接提高了Y 基因型烤煙全株鉀含量。當(dāng)環(huán)境中鉀水平降低時，K+在煙草植株中的分布發(fā)生了變化。一般情況下，烤煙植株地下部的鉀含量通常高于地上部。然而，在缺鉀條件下，植株的K+保留在地上部中，而不是將其運輸?shù)降叵虏?，這是煙草植株耐受鉀脅迫的機制之一。此外，這種趨勢在W 和Y/W 嫁接組合中表現(xiàn)得更為明顯。當(dāng)植物幼苗對養(yǎng)分的需求增加時，通過韌皮部到達根系的養(yǎng)分濃度降低，作為反饋信號，根系對養(yǎng)分離子的吸收率提高。同樣，當(dāng)植株對營養(yǎng)物質(zhì)的需求減少時，韌皮部循環(huán)的養(yǎng)分離子濃度增加，抑制了根對相應(yīng)離子的吸收[36-37]。

3.3 烤煙植株下胚軸和根分生組織橫截面的凈K+流速分析

K+自根表面橫向運輸?shù)奖”诮M織，通過木質(zhì)部裝載由地下部運輸向地上部，又由韌皮部向下循環(huán)到根部[38]。K+在韌皮部和木質(zhì)部的轉(zhuǎn)運受植物各組織中鉀水平的調(diào)節(jié)[39]。試驗數(shù)據(jù)表明，在+K 處理下，經(jīng)韌皮部向地下部輸送的K+流量大于經(jīng)木質(zhì)部向地上部部輸送的K+流量，在-K 處理下，情況正好相反。這一現(xiàn)象印證了上述關(guān)于K+在不同鉀水平下在植株體內(nèi)分布規(guī)律的結(jié)論。在鉀脅迫條件下，當(dāng)砧木相同，接穗不同時，由地上部向下的凈K+流速下降到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間相同。當(dāng)砧木不同，接穗相同時，由地上部向下的凈K+流速下降到穩(wěn)定狀態(tài)所需的時間不一致（以W 為砧木的處理5 min 就能穩(wěn)定，而以Y 為砧木的處理需要16 min）。這表明煙草植株在外部環(huán)境中鉀濃度變化的感覺機制以砧木為主，而非接穗。這種感覺機制主要來自細胞膜電位的變化，細胞膜電位異常敏感，通常在外界環(huán)境鉀水平下降幾分鐘內(nèi)就能觀察到[40-41]。研究表明，產(chǎn)生上述電勢變化的主要受體有2 種，包括Shaker 家族的K+通道基因(由AKT1介導(dǎo))和H+-PPase[7]。此外，以W基因型烤煙為砧木的處理凈K+流速下降到穩(wěn)定水平所需的時間小于以Y 為砧木的處理。這表明W基因型烤煙在鉀脅迫下可以更快地改變植物體內(nèi)鉀的分布格局，并通過減少向下的鉀循環(huán)來維持地上部相對較高的鉀水平。本研究結(jié)果還表明，W 基因型煙草對鉀脅迫的快速反應(yīng)能力能夠通過嫁接傳遞給Y 基因型煙草，使其對鉀脅迫耐受性更強。

高親和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（HATS）和低親和轉(zhuǎn)運系統(tǒng)（LATS）是植物由根系自土壤界面吸收K+的2 種途徑[42]。分析不同鉀水平條件下HATS 和LATS 在根系K+吸收過程中分別扮演的角色，對于理解不同基因型烤煙在應(yīng)對低鉀脅迫方面的措施有著重要的意義。試驗數(shù)據(jù)表明，在不添加抑制劑的情況下，W 基因型煙草根分生組織對K+的吸收速率明顯高于Y基因型煙草。筆者發(fā)現(xiàn)，使用特異性抑制劑后，正常鉀水平下2 種煙草砧木K+吸收的主導(dǎo)模式都是依賴于K+通道的LATS。而在鉀脅迫下，2 種砧木對K+吸收所依賴的模式則產(chǎn)生了差異。W 品種烤煙根系中依賴于鉀轉(zhuǎn)運蛋白的HATS 轉(zhuǎn)運量較大，但與LATS 的差異不顯著，說明在鉀脅迫時2 種K+吸收體系的地位同等重要；而Y 品種烤煙根系K+吸收模式主要為HATS 和LATS 受到抑制。根系細胞膜電位的變化可以作為植物對缺鉀的響應(yīng)信號，當(dāng)外源鉀水平較低時，質(zhì)膜超極化激活K+通道；相反，當(dāng)外源鉀水平較高時，質(zhì)膜去極化。本研究結(jié)果表明，W基因型烤煙根系中K+通道蛋白和轉(zhuǎn)運體在應(yīng)對鉀脅迫方面發(fā)揮著同樣重要的作用，而Y 基因型中只有鉀轉(zhuǎn)運體起主導(dǎo)作用。這是2 個烤煙品種K+吸收效率差異的重要原因，同時也是利用嫁接技術(shù)提高烤煙K+吸收效率的理論基礎(chǔ)，在耐鹽南瓜砧木中也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果[43]。

3.4 烤煙鉀轉(zhuǎn)運途徑相關(guān)基因表達分析

K+通道家族[5]、高親和轉(zhuǎn)運蛋白家族[44]、共轉(zhuǎn)運蛋白家族[45]、反向轉(zhuǎn)運蛋白家族、質(zhì)子泵供能基因[46]共同參與調(diào)控了烤煙K+的攝取和轉(zhuǎn)運過程。HAK1在低鉀環(huán)境中調(diào)控K+的跨膜吸收，是高親和力K+轉(zhuǎn)運蛋白家族的成員[47-48]。NKT1是煙草細胞內(nèi)表達的Shaker-like 家族4 種K+通道基因中，介導(dǎo)K+吸收的內(nèi)向整流K+通道基因[49]。SKOR負責(zé)K+向木質(zhì)部的轉(zhuǎn)運，而AKT2參與K+從合成位點的裝載和從貯藏組織的卸載[49]。本研究中，鉀供應(yīng)水平和嫁接處理均影響相關(guān)基因的表達。外界鉀濃度的變化并沒有改變煙草根系中HAK1的表達水平，說明低鉀環(huán)境并不是誘導(dǎo)HAK1表達的因素。當(dāng)防御基因表達所消耗的能量不能超過它所帶來的積極影響時，植物往往會選擇下調(diào)這些基因的表達水平[50-51]。NKT1在鉀脅迫下的下調(diào)表達正好與烤煙根分生組織中凈K+流速的研究結(jié)果相對應(yīng)，即在環(huán)境中鉀水平較低時，K+通道在鉀跨膜吸收過程中所起的作用相對下降。鉀脅迫下SKOR和AKT2的上調(diào)表達表明，煙草通過提高K+在植物地上部與地下部之間的循環(huán)效率，降低了鉀缺乏對植物生長的抑制作用。值得注意的是，這種調(diào)控可以通過信號物質(zhì)在砧木和接穗之間傳遞，還需要進一步的研究。

總之，采用烤煙品種五峰2 號砧木嫁接可以提高云煙87 對鉀的吸收、轉(zhuǎn)運效率和煙株長勢。原因可以歸于根系較高的K+吸收能力和地上部較高的循環(huán)轉(zhuǎn)運效率，從而使烤煙對鉀水平變化的感受信號更為敏感，同時K+在木質(zhì)部和韌皮部運輸能力得到了提升，使煙株在面對鉀脅迫時具有更好的耐受性。本研究中出現(xiàn)的接穗與砧木之間反饋調(diào)節(jié)現(xiàn)象表明，不同基因型烤煙嫁接過程伴隨著信號物質(zhì)的傳遞。