土壤缺钾已成为农业生产中的世界性问题,严重制约着作物的优质高产和农业可持续发展。揭示作物耐低钾的生理和分子机制,对作物耐低钾品种培育进而缓解钾肥的依赖性具有重要意义。青藏高原一年生野生大麦（Hordeum vulgare L.subsp.spontaneum）是我国宝贵的资源,其遗传多样性丰富且具有很强的耐胁迫性,发掘耐低钾种质与相关基因可为大麦及其他作物耐低钾育种提供优异遗传资源。本论文研究以西藏野生大麦为主要研究材料,研究了耐低钾的生理与分子机制,取得的主要结果如下:1.低钾胁迫影响大麦生长和生理特性的基因型差异供试材料为西藏野生大麦XZ153（耐低钾）、西藏野生大麦XZ141（低钾敏感）和栽培品种浙大9号（低钾敏感）,在苗期分别进行低钾（0.01 mM KCl,LK）和正常钾（1 mM KCl,NK）处理。结果表明,低钾胁迫抑制大麦生长,减少干物质积累,但耐低钾基因型XZ153受影响较小。与另外两个大麦基因型相比,XZ153在低钾胁迫下光合速率和叶绿素含量（SPAD值）下降较小,钾从老叶转移至新叶较多。此外,在低钾胁迫下,植株体内的H⁺/K⁺-ATP酶和Ca²⁺/Mg²⁺-ATP酶活性均显著升高,其中H⁺/K⁺-ATP酶以XZ153最高。XZ153耐低钾能力较强的主要原因与其K⁺转移能力较强,从而使新生叶保持较为正常的光合作用和代谢活动有关。2.基于RNA-Seq技术的大麦叶片响应低钾胁迫的表达谱分析供试材料为西藏野生大麦XZ153（耐低钾）和栽培品种浙大9号（低钾敏感）,利用Illumina的RNA-Seq技术分析了苗期不同叶片响应低钾胁迫的转录组。低钾处理后,在两个基因型的上部第2叶（YL2）叶和第3叶（YL3叶）共鉴定到7263个差异表达基因（DEGs）。差异表达基因XZ153多于浙大9号,YL2叶多于YL3叶。GO功能注释分析表明,代谢、翻译、RNA甲基化和脱落酸应答是主要的生物学过程;KEGG代谢通路富集分析将1395个差异基因编码的酶类划分至49条不同的代谢通路中。XZ153耐低钾与以下特性有关:YL2有较强的钾吸收和积累能力,乙烯生物合成过程中较为完善的SAM循环和蛋氨酸补偿途径。3.大麦响应低钾胁迫的microRNAs及其靶标的鉴定与分析供试材料与（2）相同,利用小RNA以及降解组分析鉴定两个基因型中响应低钾胁迫的microRNAs及其靶标。共鉴定到1088个miRNA,通过生物信息学预测和降解组分析确定了相应的靶基因。通过比较分析,鉴定到65个响应低钾胁迫的候选差异表达miRNA。其中,低钾胁迫下miR164c、miR169h和miR395a共同介导TCA循环、糖酵解途径和磷酸戊糖途径;osa-miR166g-3p和ghr-miR482b可能是介导低钾胁迫下钙信号通路的调节因子;ata-miR396c-3p和osa-miR171e-5p调节蛋氨酸补偿途径;miR160a、miR396c和miR169h调节植物光合作用,这些特异性表达的miRNA及其靶标在低钾胁迫中发挥着重要作用。4.低钾胁迫下大麦钾吸收和转运相关性状的全基因组关联（GWAS）分析供试材料为179份西藏一年生野生大麦,利用11013个DArT标记进行全基因组关联（GWAS）分析,确定低钾胁迫下与钾吸收速率（KUR）、钾转运速率（KTR）以及其它性状相关的基因或位点。植物组织中钾浓度和含量、钾吸收速率和钾转移速率在野生大麦群体中存在显著的差异,且均符合正态分布。在KUR和KTR性状中鉴定到3个显著的QTLs,位于1号和6号染色体上,其中三个重要的基因产物是阳离子/质子逆向转运蛋白19、环核苷酸门控通道19和SAM依赖性甲基转移酶。此外,还发现了一些与K⁺信号相关的独特候选基因,包括K⁺通道、K⁺转运体和乙烯响应基因。