缺镁对植物有害

镁在植物和动物中的重要性早已为人所知，但其在植物中吸收和运输的细节很大程度上尚未被探索。由CorneliaSpetea(哥德堡大学)领导的一项国际合作的最新成果发表在《植物科学前沿》上，提供了有关植物吸收镁在光合作用和叶绿体功能中的作用的新知识。

数据表明，镁转运蛋白的活性对于植物代谢和叶绿体功能至关重要，影响生长和农业产量。

人类缺镁通常会引起不愉快的症状，其中最著名的可能是腿部肌肉痉挛。这是因为镁对于300多种酶的功能至关重要，这些酶负责神经系统和肌肉的正常活动、蛋白质、DNA和RNA的合成以及血糖和血压的调节。

镁也是植物必需的矿物质，许多蛋白质的功能都需要镁，包括叶绿体中参与光合作用碳固定的酶。该离子在光合作用中的其他作用是掺入绿色色素、叶绿素的卟啉骨架，并参与光合(类囊体)膜的组织。因此，植物总镁含量的15-35%存在于叶绿体中也就不足为奇了。

尽管镁很重要，但人们对植物如何通过身体和细胞吸收和运输镁知之甚少。为了农作物的正常生长和健康发展，

了解土壤中的必需养分如何从根部运输到植物使用的地方(例如进入叶绿体进行光合作用)非常重要。

离子只能通过特殊的离子通道和转运蛋白穿过膜。由CorneliaSpetea领导的来自瑞典、日本、匈牙利、丹麦和美国的研究小组研究了镁如何进入植物的光合细胞器叶绿体。

这项研究最近发表在《植物科学前沿》上，描述了先前在模式植物拟南芥中发现的来自两个不同家族的三种蛋白质的功能。这些被称为镁释放8和9(MGR8、MGR9)以及镁转运蛋白10(MGT10)。

所有三种研究的蛋白质都位于叶绿体的包膜中，并参与镁穿过该膜的运输。它们还被证明在光合作用过程中不同过程的调节中发挥着重要作用。这项工作还首次鉴定并表征了来自单细胞绿藻莱茵衣藻的蛋白质MRS4，该蛋白质与拟南芥中描述的MGT10具有相似的功能。

分析表明，MGT10蛋白是镁离子通道，而MGR8和MGR9是镁转运蛋白，可能需要钠离子的存在。这种现象之所以引起人们的兴趣，有几个原因：首先，因为钠不是植物必需的营养物质，所以人们对它在植物细胞内的运输机制知之甚少，其次，因为这种离子的存在对光合作用有负面影响，除其他外，生长在盐碱或高盐土壤中的植物。

“我们观察到，缺乏一种或两种镁转运蛋白的突变植物的光合作用性能明显下降，这强调了这种元素在植物代谢中的重要性，”哥德堡大学的CorneliaSpetea教授说。

叶绿体吸收镁的重要性以及MGT10在此过程中的作用，还可以通过以下事实得到证明：完全缺乏这种蛋白质(敲除)的突变植物无法存活。

因此，研究中只能分析所谓的敲低突变植物，其中该基因的表达较低，因此具有较少的蛋白质含量。这些突变植物具有黄色叶脉，而不是野生型植物中观察到的绿色叶脉。黄色叶脉表明这些区域的叶绿素形成受到抑制。

“此外，在叶脉附近的细胞中观察到了特殊的类囊体组织。即使在同一细胞内，也存在具有正常类囊体的叶绿体以及一些以大基粒(所谓的大基粒)和小膜组织的类囊体。匈牙利EötvösLoránd大学的KatalinSolymosi解释说，她进行了微观分析。

需要进一步研究以准确了解为什么单个细胞中存在两种不同组织的质体类型。

叶脉变黄也是某些病毒感染和其他必需营养素(例如铁)缺乏的典型症状。这些研究表明，在细胞内镁转运不足的情况下也可能出现类似的症状，并且所研究蛋白质的存在和正常功能对于植物代谢乃至农业至关重要。

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