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酸性土壤中的铝(Aluminum)毒害是全球范围内农作物产量的重要限制因素。酸性土壤区占世界耕地总面积的40%左右。当pH值小于5时,土壤中的铝元素以可溶性的Al3+形式存在,在微摩尔浓度时就会对植物根系造成毒害。且Al3+浓度会随着pH的下降而不断增加。铝毒会使植物根系的生长受到抑制,使其变粗变短,影响植物对矿质元素和水分的吸收,进而导致植物地上部分生长受阻。因此了解植物铝耐性的相关基因和作用机制对于酸性土壤区的作物生长有重要意义。不同植物物种之间甚至同物种不同品种之间的铝耐受性差异很大。与其他作物相比,粳稻在田间和水培条件下都表现出较高的耐铝性,这是通过多种基因和不同机制在不同细胞水平上实现的。在现已提出的各种机制中,定位在质膜上的 OsNrat1(Nramp aluminum transporter 1,OsNrat1)与定位于液泡膜的OsALS1(tonoplast-localized half-size ASC transporter gene,OsALS1)相互配合作用于水稻的内部解毒机制。OsNrat1属于自然抗性相关巨噬细胞蛋白基因(Natural resistance-associated macrophage protein,NRAMP)家族成员,这个家族成员在植物体内金属离子的转运中起到非常重要的作用。OsNrat1(OsNramp4 基因编码一个铝转运体蛋白,与其他转运二价金属离子的成员们不同的是,OsNrat1特异性地将三价铝离子转运到细胞质中,这是水稻基础耐铝性所必需的。在本研究中,我们探究了高粱中NRAMP家族成员蛋白SbNrat1的相关功能特征,它与OsNrat1高度同源,二者氨基酸序列有88%的相似性。SbNrat1在高粱的根和茎中均有表达,其表达水平是不受铝处理诱导的。当在酵母中表达时,SbNrat1可转运三价铝离子,而不转运Mn2+和Cd2+。此外,将SbNrat1转入水稻突变体植株osnrat1表达后可以部分恢复突变体对铝的耐受性。然而,在已测试的13个高粱品种中,我们发现品种间耐铝性和其SbNrat1表达水平之间没有正相关性。这些结果表明,SbNrat1作为一个铝转运体,可能在高粱的基础耐铝性方面发挥一定作用。克隆与初步鉴定SbNrat1基因的功能为提高作物的耐铝性提供了一个候选基因。