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AtMGT是一个包含10个成员(AtMGT1~10)的Mg2+转运蛋白家族(Li et al.,2001),可能在维持细胞内环境Mg2+的离子动态平衡方面起很重要的作用。拟南芥基因组测序(AGI)表明,AtMGT3位于第二条染色体上,编码一个含有421aa的蛋白质。结构分析表明其具有AtMGT家族的一些共同特征,如:含有两个疏水的跨膜区,且第一个跨膜区上含有保守基序GMN。到目前为止,AtMGT家族十个成员中已有四个成员被鉴定具有镁离子转运功能。本研究克隆AtMGT3基因并初步鉴定其功能。
⑴通过RT-PCR克隆AtMGT3,测序结果显示其序列与AGI预测的序列一致。将AtMGT3基因的cDNA构建至原核表达载体pTrc99A,重组载体转化沙门氏杆菌突变株MM281。MM281功能互补和液体生长曲线结果表明AtMGT3功能互补细菌Mg2+转运突变株,具有Mg2+转运能力。
⑵MM281功能互补、液体生长曲线结果表明,AtMGT3介导Mg2+的低亲和性吸收,是一个低亲和性Mg2+转运蛋白;同时,AtMGT3可能还能转运Fe2+,但转运Fe2+浓度超出了正常的生理浓度。在正常生理条件下,AtMGT3的主要生理功能是作为Mg2+转运蛋白起作用。
⑶在正常生理条件下以及缺Mg2+的生理条件下,与野生型材料比较,突变体植株的SOD活性升高而叶绿素含量降低,表明AtGT3和Mg2+含量之间存在相关性。这可以间接的推测AtMGT3具有Mg2+转运能力。
⑷表达模式分析表明:AtMGT3在拟南芥的根、茎、叶、花、角果中均有表达,但在花中表达量最高,在根中表达量最少。
⑸AtMGT3与绿色荧光蛋白(GFP)融合,在共聚焦显微镜下显示这种蛋白定位在细胞质膜上。
⑹GUS染色表明AtMGT3主要在花药、根、叶中表达,在花药和叶中的表达具有时间上的特异性。
⑺构建和筛选了T-DN二A插入基因敲除突变体植物和AtMGT3过表达等转基因植物。但进一步的分析未发现与野生型明显的表型差异。