摘要：丹波黑大豆(Glycine max’Tamba’)是一種耐鋁植物,其耐鋁機制是根尖分泌檸檬酸絡合鋁離子。為了發掘其優異的耐鋁基因資源,本研究以丹波黑大豆鋁脅迫轉錄組數據為基礎,利用反轉錄PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)克隆了1個編碼丹波黑大豆檸檬酸通道蛋白基因,命名為GmMATE2(GenBank No. MF497433.1)。該基因的CDS序列長度為1 674 bp,預測編碼557個氨基酸,分子量為60.38 kD,等電點為9.54。GmMATE2蛋白不穩定性指數為28.38,是穩定蛋白質。氨基酸序列分析表明,GmMATE2含有9個跨膜結構、1個PolysaccsyntC結構域及2個多藥及毒性復合物排出轉運蛋白(multidrug and toxic compound extrusion, MATE)家族特有的MatE結構。進化樹分析表明,GmMATE2與蒺藜苜蓿(Medicago truncatula)、白車軸草(Trifolium repens)和鷹嘴豆(Cicer arietinum)的MATE蛋白親緣關系較近。丹波黑大豆在鋁脅迫(pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl2, 100μmol/L AlCl3)下,利用半定量RT-PCR分析表明,GmMATE2在根尖上調表達,24 h時表達量最高,根尖檸檬酸的分泌量隨著時間的延長而增多,表明該基因參與鋁脅迫反應。構建過表達載體pBI121-GmMATE2,利用農桿菌(Agrobacterium tumefaciens)介導的葉盤法轉化煙草(Nicotiana tabacum),獲得3株轉基因煙草植株。對轉基因煙草進行耐鋁分析,在鋁脅迫(pH 4.5, 0.5 mmol/L CaCl2, 50μmol/L AlCl3)下,qRT-PCR分析表明,在轉基因煙草中GmMATE2上調表達;轉基因煙草根尖檸檬酸分泌量是野生型的2.56~3.79倍;轉基因煙草根相對伸長量是野生型的1.91~3.45倍;轉基因煙草根尖鉻天青S染色較野生型淺。上述結果表明,丹波黑大豆GmMATE2是檸檬酸通道蛋白基因,能提高轉基因煙草檸檬酸分泌量及耐鋁性。本研究為改良鋁敏感植物的耐鋁性提供了基因資源。