AtMGT6在拟南芥吸收镁离子中的作用研究

基本信息
批准号:31170229
项目类别:面上项目
资助金额:60.00
负责人:李东屏
学科分类:
依托单位:湖南师范大学
批准年份:2011
结题年份:2015
起止时间:2012-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:田连福,李其华,毛丹丹,于峰,李健,程伟,韦莉美,鲁长青
关键词:
离子吸收镁离子运输体拟南芥
结项摘要

镁离子在植物生长发育中起重要作用。通过细菌或酵母突变体系统,已经鉴定出两类可能的镁离子转运蛋白(AtMHX和AtMGTs),但它们在植物体内是否介导镁离子吸收或转运尚未得到证实。申请人对AtMGT和AtMHX成员的表达模式进行分析,发现只有AtMGT6的表达在根部受缺镁胁迫的诱导;且AtMGT6的两类RNAi转基因植株(MGT6-RNAi(C) (组成型),MGT6-RNAi(I)(诱导型))都对缺镁敏感,表现为黄化和生长迟滞;AtMGT6定位在质膜上且在根尖表达,暗示AtMGT6与植物镁离子吸收密切相关。本项目将从生理、细胞和遗传的途径研究MGT6-RNAi表型、AtMGT6表达与植株中镁离子含量及镁离子吸收活性之间的关联性,并探讨镁运输活性的遗传调控因素。研究结果将揭示AtMGT6在植物体内吸收与转运镁离子的作用,从而为阐明植物细胞中镁离子吸收与转运的复杂调控机制打下基础。

项目摘要

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。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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