酸性土壤中铝元素常以三价离子形态存在,是限制作物生长和产量的重要因素,即铝毒害。大豆是重要的粮油作物,研究其耐铝性具有重要意义。野生豆相对于栽培大豆具有更广的遗传背景,可以为大豆改良提供更多候选基因。本研究根据野生大豆基因芯片上调基因,筛选出上调基因柠檬酸转运子基因GsMATE(登录号BM732932.1)。初步判断该基因功能与耐铝相关,得到主要结论如下:根据基因芯片登录号在NCBI中找到参考序列信息,并命名为GsMATE。从野生豆JW81中克隆了目的基因GsMATE,GsMATE全长1955 bp,开放阅读框长1503 bp,编码500个氨基酸。除此之外,GsMATE位于第二条染色体上,包含13个外显子,12个内含子。序列保守区域分析发现GsMATE是MATE家族蛋白,含有2个MaTE DNA结构域。进化树分析结果显示,GsMATE所有同源蛋白都与铝毒/铁转运相关。多序列比较结果显示,转运柠檬酸MATE编码序列高度保守。亚细胞定位结果表明该基因在细胞膜表达。对酸铝胁迫下组织表达模式分析显示,GsMATE主要在根部表达,在其他组织中表达量很低。在对照条件下,GsMATE在距根尖0-2 cm根段的表达量最高,铝处理后,根尖0-2 cm的表达量没有显著变化,在离根尖大于2 cm的根段中,GsMATE表达受铝诱导后表达上调且达显著水平。在铝敏感品种中GsMATE的表达受铝离子浓度的影响,而在耐铝品种中不受铝浓度影响。GsMATE的时间表达模式显示,GsMATE在偏中性条件下基本不表达,在酸性条件下表达量很低。在铝敏感品种中GsMATE的表达受pH和Al毒互作影响。在两个耐性不同的品种中达到GsMATE表达峰值的时间点不一样,GsMATE在铝敏感品种中表达受酸影响。在拟南芥中过表达GsMATE耐铝性增强。通过农杆菌GV3101介导遗传转化拟南芥获得转基因拟南芥,在拟南芥中过表达GsMATE。在铝处理下,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥根相对伸长更明显,且在苏木精染色下,转基因拟南芥相对于野生型拟南芥根系染色更浅。综上所述,本研究初步明确了GsMATE的功能,其可能参与野生豆耐铝分子机制,这为培育和改良适应酸性土壤的大豆品种提供了理论基础。