镁(Mg)是植物细胞中第二丰富的阳离子,参与诸多生理生化过程。一般而言,缺镁典型症状不仅表现为生长迟缓,还包括叶片脉间萎黄失绿。缺镁条件下,镁容易从成熟组织移动到新幼嫩组织中。然而,缺镁诱导叶片萎黄失绿以及镁活化再利用的分子机制仍不清楚。在本研究中,我们首先通过高通量RNA测序对水稻中每片叶片进行了缺镁响应转录组学分析。数据表明,许多代谢过程和信号通路受到低镁胁迫的影响。其中,叶绿体镁脱螯合基因OsSGR受低镁显著上调表达。ossgr突变体在低镁胁迫下表现出了持绿现象;然而,突变体的净光合速率、蒸腾速率和气孔导度都显著低于野生型,表明OsSGR在保护低镁胁迫引起的叶片光损伤方面起到重要作用。此外,在低镁条件下,突变体成熟叶片中积累的镁显著高于野生型,表明叶片中镁的循环再利用需要OsSGR参与的叶绿素镁的脱螯合。我们的研究结果表明了水稻可以通过上调镁脱螯合基因OsSGR,来调控缺镁诱导的叶片萎黄失绿和镁的再利用。本研究也揭示了低镁导致的叶片失绿,能够有效提升镁的再利用以及降低叶片的光损伤,这可能是植物应对缺镁胁迫的一种适应性策略。