AtMGT6在拟南芥吸收镁离子中的作用研究

Mg2+是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子，在植物生长发育过程中起重要作用。迄今为止，镁离子的转运机制在细菌中得到了较详细的阐释。然而，在植物中有的分子机理的研究很少。植物中已鉴定出两类可能的Mg2+运输基因家族AtMGTs/AtMRS2与AtMHX。通过对突变体的系统筛查，我们发现MGT6的RNAi转基因植株在低镁条件下生长迟滞，暗示该基因与植物吸收或运输Mg2+的关联性。对MGT6的Mg2+转运活性进行了较为系统研究，获得结果如下：.功能互补研究显示，在亚毫摩尔级Mg2+水平下，MGT6能互补缺失Mg2+转运活性的MM281细菌突变株。再以同位素63Ni2+为示踪物，对MGT6在MM281中的Mg2+转运活性作进一步分析，证明MGT6为一低亲和性Mg2+转运蛋白。.构建了MGT6组成型干扰（MGT6-RNAi(C)）和诱导型干扰（MGT6-RNAi(I)）的转基因植株，发现这两种RNAi转基因植株都对低镁敏感，出现植株矮小、根部变短等生长迟滞的表型。有低镁表型的MGT6-RNAi转基因植株在复镁的情况下都能恢复正常生长, 表明MGT6的两种RNAi转基因植株的低镁表型是由于MGT6表达被有效抑制所致。. 测定MGT6-RNAi转基因植株中Mg2+含量发现，在低镁浓度下（50µM Mg2+），MGT6-RNAi植株中的Mg2+含量比野生型中降低55%左右；在高镁浓度下（3mM Mg2+），MGT6-RNAi植株与野生型植株中的Mg2+含量无明显差别。. 低镁环境条件下，MGT6的表达在野生型拟南芥根部受到强烈的诱导，且诱导12小时左右，其表达水平达到顶峰，随后慢慢下降。GUS显色显示，在低镁条件下，ProMGT6::GUS植株的根尖的颜色加深，且显色范围扩大，从维管束、内皮层、皮层扩大，直到表皮、根毛，显示MGT6基因在根尖的表达受到低镁的诱导。. 亚细胞定位显示MGT6定位于细胞质膜上。MGT6在植物中吸收Mg2+的Km值为326µM，Vmax为55.25 mg kg-1 hr-1；63Ni2+同位素示踪测定MGT6在植物中吸收Mg2+的Km值为467µM，Vmax为74.07 mg kg-1 hr-1。. 综上所述，MGT6 在植物生长发育中负责低镁环境中Mg2+的吸收，从而揭示了植物适应低镁环境的一种分子机制。