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镁离子是植物细胞中最丰富的二价阳离子,其吸收、转运和同化受到严格的调控。迄今为止,镁离子的转运机制在细菌中得到了较详尽阐释。然而,在分子水平上,对植物中镁离子的吸收和转运了解不是很多。2001年,Li等在拟南芥中鉴定了一个可能具镁离子转运功能的AtMGT基因家族。通过序列分析,该家族编码蛋白与细菌CorA及酵母MRS2镁离子转运蛋白有一定同源性。本研究采用RT-PCR方法,克隆到AtMGT家族中的一个基因——AtMGT7基因。该基因具有两种可变剪接转录体,分别命名为AtMGT7a和AtMGT7b。其中,AtMGT7a的开放阅读框含有1158bp,编码386个氨基酸；AtMGT7b的开放阅读框则只含有1113bp,编码371个氨基酸。AtMGT7a和AtMGT7b在拟南芥的表达模式也有差异。AtMGT7a基因在植物的各个组织都表达,而AtMGT7b仅在植物的根与花组织中表达。基因的亚细胞定位研究也显示,AtMGT7a基因主要定位在细胞质膜上,AtMGT7b基因定位在亚细胞器膜上或质膜上。通过功能互补研究,AtMGT7a能互补缺失Mg2+转运活性MM281细菌突变株,AtMGT7b则不能。进一步以同位素63Ni2+为示踪物,对AtMGT7a和AtMGT7b蛋白的离子转运特性进行分析,AtMGT7a为一类低亲和性Mg2+转运蛋白,而AtMGT7b不具Mg2+转运功能,可能与Cu2+或Cd2+转运有关。膜片钳试验结果显示,在外液镁离子浓度为50mM条件,表达AtMGT7a蛋白的HEK293细胞平均膜电流达到286±46pA,是表达AtMGT7b蛋白的HEK293细胞和对照系HEK293细胞平均膜电流的近6倍。表明AtMGT7a蛋白在转HEK293细胞中起着镁离子转运通道作用。对T-DNA插入突变体植株的表型观察,在缺镁离子条件,AtMGT7基因突变体植株叶片颜色比野生型的略浅。进一步测定野生型与突变体植株的叶绿素和镁离子含量,野生型叶绿素和镁离子含量明显高于突变体植株。表明AtMGT7基因编码蛋白与植物中的镁离子吸收和转运有关。综上所述,本研究首次在高等植物中鉴定出一个低亲和性镁离子转运蛋白——AtMGT7a,与已鉴定的AtMGT1等高亲和性镁离子转运蛋白比较,显示了植物中镁离子吸收和转运的多样性。而在转基因HEK293细胞中测得的大量镁离子依赖膜电流,则暗示AtMGT7a蛋白在植物中很可能起着镁离子通道作用。