生物钟是生物响应外部环境的循环变化产生一定节律的新陈代谢,生理和行为的生物学现象。最近研究表明,在人类细胞系中,生物钟通过调控镁离子转运蛋白调节细胞内镁离子浓度,同时细胞内镁离子通过调节细胞代谢和翻译水平反馈调节生物钟。植物中Mg²⁺参与一系列生理生化过程,在植物的生长发育中有着重要作用。到目前为止有关植物镁营养和生物钟的互馈调控还研究甚少。本论文以拟南芥野生型col,拟南芥昼夜节律核心基因单突变体cca1,lhy,toc1和过表达材料CCA1-OX为材料,对拟南芥生物钟与镁营养以及镁离子转运基因MGTs家族的表达规律进行关联研究,探讨拟南芥中生物钟和镁离子互馈调控的分子机制。主要研究结果如下:1.正常镁离子浓度下,拟南芥镁离子转运基因MGTs家族中MGT2和MGT10表达具有生物节律。2.拟南芥MGT2基因表达的生物节律受细胞外低镁和高镁的影响,而MGT10基因表达的生物节律不受细胞外低镁和高镁的影响。3.细胞外镁离子浓度的变化影响拟南芥生物钟核心振荡器基因CCA1、LHY、TOC1表达的生物节律。4.拟南芥生物钟核心振荡器基因CCA1、LHY、TOC1表达的改变引起MGT2和MGT10表达的生物节律的改变。综上所述,本研究首次发现植物细胞外镁离子浓度的变化影响镁离子转运基因MGT2和MGT10表达的生物节律以及生物钟核心基因CCA1、LHY、TOC1表达的生物节律,同时生物钟在输出途径调控镁离子转运基因MGT2和MGT10的表达,这暗示植物可能通过镁营养和生物钟核心基因的互馈调控来维持自身正常生长发育。该研究的结果将为植物生物钟和镁离子互馈调控的分子机制研究提供理论依据,在实践上为作物养分高效利用提供理论基础。