【摘 要】
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镁是植物生长发育必须的大量元素之一,不仅影响植物的光合作用,而且参与包括蛋白质合成在内的多种代谢过程。镁离子在植物中的转运吸收以及亚细胞水平的镁离子的动态平衡主要依靠镁转运蛋白进行调节,CorA/MRS2家族蛋白是植物中起关键作用的镁转运蛋白。CorA/MRS2家族蛋白的研究主要集中于拟南芥、水稻和玉米等模式植物之中,在热带作物中的研究鲜有报道。热带地区由于降雨量大,土壤p H高,铝锰离子含量高,
【基金项目】
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国家自然科学基金（31971520）; 国家自然科学基金（31460089）
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镁是植物生长发育必须的大量元素之一,不仅影响植物的光合作用,而且参与包括蛋白质合成在内的多种代谢过程。镁离子在植物中的转运吸收以及亚细胞水平的镁离子的动态平衡主要依靠镁转运蛋白进行调节,CorA/MRS2家族蛋白是植物中起关键作用的镁转运蛋白。CorA/MRS2家族蛋白的研究主要集中于拟南芥、水稻和玉米等模式植物之中,在热带作物中的研究鲜有报道。热带地区由于降雨量大,土壤p H高,铝锰离子含量高,导致部分土壤严重缺镁,严重影响了作物生长以及产量,因此研究热带作物镁转运蛋白及其功能将有助于提高作物的镁营养。虽然香蕉全基因组测序工作已经完成,但镁转运蛋白在香蕉中的分布及其功能尚不清楚。本研究从香蕉（Musa acuminata）全基因组序列中鉴定获得10个MaMRS2基因,通过系统发育分析将其分为5个不同的分支。通过对这10个成员的生物信息学分析,发现香蕉MaMRS2基因成员之间序列相似性较高,表明不同成员之间功能相似。菌株互补实验结果表明,来自三个不同系统发育树分支的MaMRS2基因成员（MaMRS2-1、MaMRS2-4和MaMRS2-7）能够恢复鼠伤寒沙门菌突变体MM281的Mg2+转运功能,说明香蕉MaMRS2基因具有Mg2+转运吸收的功能,且不同成员对Mg2+的亲和力不同。半定量PCR分析结果表明,10个MaMRS2基因在巴西香蕉幼苗的根、假茎、球茎和叶片中均能表达,不同成员之间的表达水平不同。其中MaMRS2-2只在球茎中表达表达量高,MaMRS2-6在叶片中表达量最高;可以推测MaMRS2-2可能参与香蕉的养分积累过程,MaMRS2-6可能参与光合作用相关过程。qRT-PCR进一步证实了半定量分析的结果。当香蕉幼苗受到低镁胁迫诱导后,MaMRS2家族成员基因表达变化差异明显,MaMRS2-5和MaMRS2-7在茎中均表达上调,而MaMRS2-1和MaMRS2-10在根、茎和叶中均表达下调,表明不同镁转运蛋白虽然都具有转运Mg离子的功能,但其功能及调控模式已产生了显著的分化。在缺Mg2+条件下,MaMRS2基因成员可能通过改变香蕉组织对Mg2+的吸收等过程提高香蕉植株在缺Mg2+条件下的抗性。综上所述,香蕉中MaMRS2基因参与了香蕉Mg2+的转运吸收,同时该基因家族出现了功能分化。对香蕉MaMRS2基因的功能鉴定和表达分析,为热带作物香蕉的镁营养的吸收转运研究提供了的基因资源,奠定了研究基础。
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