Mg²⁺是植物细胞中含量最丰富的二价阳离子,是叶绿素分子结构的组成成分,调节细胞内很多酶的活性,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,在植物中有关镁离子的吸收和转运的分子机理的研究很少。通过酵母或细菌突变体功能互补系统筛选拟南芥基因文库,已鉴定出两类可能的Mg²⁺运输基因家族AtMGTs/AtMRS2与AtMHX,其中,AtMGTs基因家族有10个成员,而AtMHX是一个单基因家族。它们在突变体酵母或细菌中表达,能恢复突变体重新吸收Mg²⁺的能力。但它们在植物体内是否行使Mg²⁺运输的功能尚不得而知。通过对该两个家族基因突变体植物的系统筛查,我们发现AtMGT6/AtMRS2-4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。本文对AtMGT6的Mg²⁺转运活性进行了较为系统的研究,获得结果如下:采用RT-PCR方法,克隆到AtMGT6基因的cDNA序列。该基因的开放阅读框含有1311bp的核苷,编码437个氨基酸。功能互补研究显示,在亚毫摩尔级Mg²⁺水平下,AtMGT6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AtMGT6在MM281中的Mg²⁺转运活性作进一步分析,证明AtMGT6为一低亲和性Mg²⁺转运蛋白;AtMGT6除了转运Mg²⁺之外,还能够转运其它的二价金属离子,如Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Co²⁺,但这些离子的转运浓度都超过了植物正常生长的生理允许范围。在植物正常的生理条件下AtMGT6可能主要是行使Mg²⁺转运功能。由于没有可以利用的AtMGT6基因敲除突变体植物,我们采用RNAi的手段,构建了 AtMGT6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AtMGT6的两种RNAi转基因植株的低镁表型是由于AtMGT6表达被有效抑制所致。电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法测定MGT6-RNAi转基因植株中Mg²⁺含量发现,在低镁浓度下(50μM Mg²⁺),AtMGT6-RNAi转基因植株中的Mg²⁺含量比野生型中降低55%左右;在高镁浓度下(3mMMg²⁺),MGT6-RNAi转基因植株与野生型植株中的Mg²⁺含量无明显差别。定量和半定量PCR的研究表明,低镁环境条件下,AtMGT6的表达在野生型拟南芥植物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。我们还构建了AtMGT 基因启动子驱动GUS基因表达的转基因植物,GUS显色显示,在低镁条件下,ProAtMGT6::GUS转基因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AtMGT6基因在根尖的表达受到低镁的诱导。亚细胞定位显示AtMGT6定位于细胞质膜上。电感耦合等离子质谱（ICP-MS）法测定AtMGT6在植物中吸收Mg²⁺的Km值为326μM,Vmax为55.25mgkg-1;⁶³Ni²⁺同位素示踪测定AtMGT6在植物中吸收Mg²⁺的Km值为467μM,Vmax为74.07 mg kg-1 hr-1。终上所述,AtMGT6的生理功能是在环境Mg²⁺缺乏条件下,负责植物从外界环境吸收Mg²⁺到植物根部。