主题： 植物Mg2+知多少？

Mg²⁺是高等植物细胞中最丰富的二价阳离子，是叶绿素的组成成分，调节细胞内很多酶的活性和参与维持细胞膜的稳定；还调控叶绿体RNA的稳定。植物细胞内环境的稳定要求细胞内各种离子和营养物质都必须达到良性的动态平衡。Mg²⁺动态不平衡将会强烈影响胞液中和叶绿体中关键酶的活性，从而影响植物光合速率、碳水化合物的运输、矿物质和水分的运输、蛋白质合成；干扰Mg²⁺对膜转运的正确调节，导致植物出现生长缓慢和缺Mg²⁺的症状，因此Mg²⁺的动态平衡对于植物生长发育极其重要。Mg²⁺通过影响液泡离子通道和光合作用来达到自身平衡和植物内环境的稳定。
1 Mg²⁺对液泡离子通道的影响
1995 年Marschner 用挪威云衫研究证实液泡是调节胞质和叶绿体中Mg²⁺动态平衡的主要细胞器. Mg²⁺进入细胞后, 大部分游离镁离子进入液泡, 通过液泡的调节来达到离子的动态平衡. 当植物中Mg²⁺过剩或短缺时, 液泡可起容量缓冲库的作用. 在液泡膜中存在两种类型的离子通道.它们是Ca²⁺离子-通透性的阳离子-选择性的慢速液泡通道( SV) 和快速液泡通道( FV) . 这两种通道受到钙离子、钙调蛋白、蛋白激酶和磷酸酶等许多因子的调节. 钙离子浓度低时, 缺乏镁离子不能激活SV 通道, 缺乏钙离子, 镁离子不能单独激活SV 通道. 因此在SV 通道中钙离子和镁离子之间存在协作作用. 液泡内镁离子浓度的增加, 可抑制FV 电子流. 无论在正负电势下, 液泡镁离子对FV 通道都是负调节.
2 Mg²⁺对光合作用的影响
镁离子对光合作用的影响主要体现在类囊体酸化过程和光合作用中一些酶的调节. 前人的研究表明镁离子在类囊体酸化过程中主要参与维持类囊体膜两侧的电荷平衡. 镁离子的变化可调节基质中的酶. 黑暗中细胞的淀粉需求下降, 镁离子可激活光合作用中的酶, 防止淀粉降解产物再合成淀粉. 光作用下, Mg²⁺浓度的增加可激活1、6—二磷酸果糖, 1、7—二磷酸景天庚酮酶; 引起核酮糖—1、5—二磷酸酶接受CO2.Mg²⁺也激活核酮糖—1、5—二磷酸酶碳酸酶等, 驱动这些酶的羧化导致了CO₂ 的固定. 基质pH 值高, 可激活CO₂ 吸收酶, 但高pH 的维持受胞液中Mg²⁺浓度影响.Mg²⁺与叶绿体膜表面的负电荷结合, 降低了K⁺穿过叶绿体膜的电导系数. Mg²⁺通过抑制K⁺转入到基质, 引起H⁺转出的受抑, 这阻止了基质的碱性化, 导致了光合作用的抑制. Mg²⁺是胞液中主要的游离二价阳离子, 并且是叶绿体膜主要的生理阳离子, 胞液中Mg²⁺浓度增加, 可引起渗透压消失, 细胞表面失水, 从而抑制了光合作用.
——以上内容引用：郭照辉, 张德元, 毛丹丹,等. 植物Mg2+转运蛋白与相关基因及其功能的研究进展[J]. 生命科学研究, 2008, 12(3):207-210.
运用旭月非损伤微测系统检测Mg2+的文献如下：
[1] C2017-005-Effects of magnetized water treatment on growth characteristics 1 and ion absorption, transportation and distribution in Populus × euramericana ‘Neva’ under NaCl stress ——盐胁迫
[2] C2016-019-Ion Flux in Roots of Chinese Fir (Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook) under Aluminum Stress——铝胁迫
[3] C2015-026-NaCl-induced changes of ion homeostasis and nitrogen metabolism in two sweet potato (Ipomoea batatas L.) cultivars exhibit different salt tolerance at adventitious root stage——盐胁迫
[4] C2013-016-An investigation of the effect of a magnetic field on the phosphate conversion coating formed on magnesium alloy——金属腐蚀
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