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目前,全世界大约有40 %的土壤为酸性土壤。Al毒是酸性土壤上限制植物生长的主要因素,植物有多种耐Al机制来络合Al的毒害。其中,Al诱导的根系有机酸分泌是重要耐Al机制之一。ALMT（Aluminum-activated malate transporter）是参与Al诱导有机酸分泌的一个关键转运体家族,其成员被广泛研究。小麦中的TaALMT1是首个被发现的参与Al诱导的苹果酸分泌的离子通道,且是小麦耐Al主效基因。另外,在拟南芥和油菜中,AtALMT1和BnALMT1,2也都分别参与了Al诱导的根系苹果酸的分泌。但并非所有的ALMT成员都与植物的耐Al性有关,如拟南芥中的AtALMT6,9,12和玉米中的ZmALMT1及大麦的HvALMT1均和耐Al性无关。因此,ALMT成员在不同作物中的生理功能尚需要进一步深入研究。水稻是世界最重要的粮食作物之一,其基因组中共有9个ALMT成员,目前尚未有其任何成员的功能被研究报道。本文对水稻OsALMT5和OsALMT9的组织及亚细胞定位和离子转运特性进行了研究。并在前人的研究基础上,对已经发表的大麦中的HvALMT1的生理功能进行了较为深入的研究,并对其在发育种子和发芽种子中的组织定位进行了观察。并对三者的组织和亚细胞定位、离子转运特性进行了对比分析。为明确OsALMT5和OsALMT9的组织定位,首先克隆了其上游的2.8kb和2.2kb的基因序列,然后与GFP报告基因连接并稳定转化水稻。结果发现:OsALMT5表达于水稻的根、茎、叶、花等组织,且在种子发芽时表达于盾片、胚芽及胚根;而OsALMT9特异表达于叶片及花器官的保卫细胞,在根系主要表达于中柱,同时也表达于发芽种子的盾片、胚芽及胚根。另外,通过构建OsALMT5（9）:GFP融合载体瞬时转化大葱表皮细胞及本生明烟叶片,对OsALMT5及OsALMT9的亚细胞定位进行了研究,结果表明:OsALMT5及OsALMT9都可于细胞质膜及内膜系统上表达。利用大麦HvALMT1:GFP转基因T1代种子,对HvALMT1在发育种子和发芽种子中的表达模式进行了观察,发现HvALMT1表达于发育种子的珠心突起、盾片及糊粉层,并表达于发芽种子的盾片及糊粉层。为了进一步明确HvALMT1的亚细胞定位,将HvALMT1:GFP融合载体与线粒体标记分子共同瞬时转化大葱表皮细胞,结果表明HvALMT1定位于线粒体。ALMT家族成员主要转运苹果酸和延胡索酸等有机酸或Cl-, NO3-和SO42-等无机阴离子,但是,不同作物ALMT成员的转运特性略有不同。本文进一步对OsALMT5及OsALMT9的离子转运特性进行了研究。将OsALMT5和OsALMT9 cRNA分别注射入爪蟾卵母细胞,电生理结果表明:两个蛋白均转运苹果酸。对水稻T0及T1代OsALMT5和OsALMT9超表达转基因植株0-1cm根尖分泌的有机酸分析发现:OsALMT5超表达转基因植株的根尖分泌苹果酸,但在OsALMT9超表达植株的根尖分泌物中并没有检测到苹果酸。苹果酸转运体在气孔的开闭中发挥着重要的作用。虽然前人的研究结果已经表明,HvALMT1在大麦叶片中特异表达于气孔的保卫细胞且转运苹果酸和延胡索酸等有机酸,但其在气孔开闭中的具体作用尚不明确。本文利用HvALMT1 RNAi转基因大麦对HvALMT1在气孔开闭中的作用进行了研究。通过qRT-PCR分析T1代转基因种子胚中HvALMT1的表达水平,确定了4个转基因系,其表达水平为野生型大麦的20%左右。利用LICOR光合仪分别对HvALMT1 RNAi T1代转基因、非转基因和野生型植株叶片的气孔导度进行分析发现:转基因植株气孔关闭稳定状态的气孔导度高于野生型和非转基因植株,且暗光处理时转基因植株气孔导度下降较慢。另外,转基因植株的叶片失水率与非转基因及野生型植株相比显著增加。上述结果表明,HvALMT1参与了调控大麦叶片气孔的关闭。大麦种子发芽时,糊粉层分泌苹果酸酸化胚乳以利于胚对养分的吸收。本文对HvALMT1在发芽种子中的表达模式的研究结果表明:HvALMT1特异表达于糊粉层。进一步对HvALMT1在糊粉层苹果酸分泌中的作用研究发现:无论进行或不进行ABA处理,RNAi转基因种子糊粉层苹果酸的分泌量均显著低于野生型种子,说明HvALMT1可能参与了发芽种子糊粉层苹果酸的分泌过程。综上所述,通过对水稻OsALMT5和OsALMT9及大麦HvALMT1（此基因的部分工作基于前人的相关研究）3个ALMT成员的组织定位及亚细胞定位的研究发现:OsALMT5的组织表达具有广谱性,而OsALMT9特异表达于叶片及花器官的保卫细包,这与HvALMT1在大麦叶片中表达的细胞特异性相同。水稻OsALMT5和OsALMT9的亚细胞定位相似,都可能表达于细胞质膜及内膜系统,而HvALMT1则既定位于线粒体,同时也定位于细胞质膜。OsALMT5及OsALMT9都可以转运苹果酸,与大麦HvALMT1的转运特性相似。HvALMT1参与叶片气孔关闭及发芽种子糊粉层苹果酸的分泌。对OsALMT5及OsALMT9的生理实验还有待展开和深入研究。