钾是植物生长发育中不可缺少的元素之一。Shaker K⁺通道是植物中高度保守的电压依赖性离子通道，在K⁺吸收和转运中起重要作用。谷子是一种对非生物胁迫有很的耐受性和适应性的C4作物。然而，目前关于谷子的Shaker K⁺通道家族及其在胁迫反应中的作用并没有系统的研究。

近日，山西大学生命科学学院张犇课题组在Frontiers in Plant Science在线发表了题为“Identification and characterization of Shaker K⁺ channel gene family in Foxtail millet (Setaria italica) and their role in stress response”的研究论文，针对谷子中的10个Shaker K⁺通道基因开展研究，探索了它们在植物胁迫反应中的作用。

在这篇文章中，作者筛选鉴定了谷子中的10个Shaker K+通道基因。系统发育分析结果显示，与拟南芥相比，谷子的通道基因与其在水稻中的直系同源基因更相似。作者对谷子Shaker K⁺通道的染色体定位、基因结构、基序进行分析，对谷子Shaker K⁺通道基因进行分类及功能预测。同时，基于在线RNA-seq数据分析表明SiAKT1、SiAKT2/3、SiKAT3基因在拟南芥不同组织不同发育时期广泛表达。顺式作用元件分析表明大多数Shaker K⁺通道基因对不同的植物激素和环境胁迫有反应。此外，作者也对谷子Shaker K⁺通道中蛋白质磷酸化和天冬酰胺(N)-连接糖基化，以及ABA结合位点进行了预测，结果显示，SiAKT1和SiAKT2具有最多的修饰位点。

作者用qRT-PCR检测了谷子Shaker K⁺通道基因在不同非生物胁迫（冷、热、NaCl和PEG）和植物激素（6-BA、BR、MJ、IAA、NAA、GA3、SA和ABA）处理下0、12和24 h的转录水平。结果表明，SiAKT1、SiKAT3、SiGORK和SiSKOR在大多数处理后发生了显著变化，值得进一步研究。值得注意的是，在不同处理下未检测到四个Shaker K⁺通道基因（SiKAT1、SiAKT2、SiKC1a和SiKC1b），其中包括调节通道亚基，提示谷子中存在独特的钾离子通道四聚体调控机制。进一步工作中，酵母互补试验证实了可检测的Shaker K⁺通道的内向K⁺转运活性。最后，研究发现在谷子也存在钾离子通道（SiKAT2）和SiSNARE蛋白之间的相互作用。然而，与拟南芥报道不同的是，SiSYP121与钾通道互作缺失。

山西大学生命科学学院教师张犇为本文的第一作者和通讯作者，张丽珍教授为共同通讯作者，山西大学硕士研究生郭悦，王慧，王小霞，吕梦涛以及青年教师杨埔参与了此项研究工作。本研究得到了山西农业大学省部共建有机旱作农业国家重点实验室（筹）开放基金、国家自然科学基金项目、山西省国家留学基金委项目和国家重点研究发展项目的资助。

Zhang B, Guo Y, Wang H, Wang X, Lv M, Yang P and Zhang L (2022) Identification and Characterization of Shaker K⁺ Channel Gene Family in Foxtail Millet (Setaria italica) and Their Role in Stress Response. Front. Plant Sci. 13:907635. doi: 10.3389/fpls.2022.907635