叶绿体基因由核编码的RNA聚合酶和质体编码的RNA聚合酶(PEP)协同转录，由此产生的初级转录本通常在特定的位点发生C转换到U的RNA编辑。但是，许多RNA编辑事件的生物学功能及其调控机制仍然未知。核基因编码的DYW亚组PPR蛋白是主要的RNA编辑因子。在本研究中，利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术分别对水稻中30个定位于叶绿体的DYW亚组的PPR蛋白进行了敲除，统计并系统分析了其中28个敲除成功的转基因材料的基因型和表型。在此基础上，对osppr16突变体进行更深入的研究，分析其对叶绿体RNA编辑的影响。最后利用分子生物学和遗传学等试验方法，剖析OsPPR16在叶绿体发育过程中的作用。本研究的主要研究结果如下：
　　1.利用CRISPR/Cas9基因编辑系统，分别对28个PPR基因实现了有效敲除，其中OsPPR16和OsPPR67被敲除的T0代纯合和双等位突变体植株在分蘖期时，分蘖的前2片新生叶片出现黄化后转绿的表型。
　　2.OsPPR16的敲除导致早期叶片黄化。在光照培养室中，T1代osppr16突变体幼苗的前4片叶片出现黄化后转绿的表型。到5叶期时，黄化的4片叶子全部恢复成绿色。被移栽到实验田后，它的表型与T0代突变体植株的表型一致，其分蘖的前2片新生叶片出现黄化后转绿的表型。在分蘖期以后，osppr16突变体叶片颜色与野生型相比没有明显的差异。此外，osppr16突变体叶片中叶绿素含量的变化与叶色的变化状态相吻合。
　　3.对osppr16突变体和野生型植株的主要农艺性状进行分析，发现OsPPR16的突变会显著降低水稻的生物量和产量。
　　4.OsPPR16在早期叶片发育过程中对叶绿体发育具有重要作用。透射电镜结果显示osppr16突变体早期黄化叶片中的叶绿体缺乏类囊体结构，而转绿叶片中的叶绿体具有正常结构的类囊体膜和基粒。表明OsPPR16基因的产物对水稻早期叶片的叶绿体的生长发育具有重要作用。
　　5.OsPPR16的亚细胞定位结果显示OsPPR16定位于叶绿体拟核。
　　6.OsPPR16负责叶绿体RNA编辑位点rpoB-545的编辑。对水稻叶绿体中24个RNA编辑位点进行检测，发现osppr16突变体中rpoB-545的编辑受阻，而剩余23个位点可以正常编辑。此外，利用RNAi降低OsPPR16的表达量后，转基因植株中rpoB-545的编辑效率也会降低。回补实验显示OsPPR16能够恢复突变体中rpoB-545的编辑和突变体早期叶片黄化的表型，说明OsPPR16的突变是osppr16突变体中rpoB-545的编辑受阻和早期叶片黄化的直接原因。
　　7.OsPPR16的突变影响早期叶片发育过程中RpoB蛋白的积累。在3叶期，osppr16突变体黄化叶片中RpoB蛋白的含量显著低于野生型。到5叶期，osppr16突变体转绿叶片中RpoB蛋白的含量仅略低于同一时期野生型中的含量。这些结果说明osppr16突变体中RpoB的积累在叶片早期发育阶段受到了严重的影响。此外，野生型植株中RpoB的积累在3叶期明显高于5叶期，这一结果暗示叶绿体早期发育比后期发育阶段需要更多的RpoB蛋白。
　　8.叶绿体RNA编辑位点rpoB-545的编辑不能进行时，会导致质体编码的RNA聚合酶(RNApolymerase, RNAP)β亚基(RpoB)上第182位的亲水的丝氨酸不能转变为疏水的亮氨酸。水生嗜热秆菌的RNAP和启动子的开放性复合体的晶体结构表明，rpoB-545编辑的受阻后，182位的亲水的丝氨酸可能会降低RpoB蛋白的稳定性。
　　9.OsPPR16通过PEP影响trnE的转录，进而影响早期叶片发育过程中叶绿素的合成。在3叶期，osppr16突变体黄化叶片中PEP依赖型基因的表达量显著低于野生型，而到5叶期叶片转绿以后，几乎完全恢复到野生型一致的水平。表明osppr16突变体中PEP的转录能力在早期叶片发育过程中极低，但在后期发育阶段恢复到野生型一致的水平。在3叶期，osppr16突变体黄化叶片中参与叶绿素合成的PEP依赖型基因trnE的积累显著低于野生型，而到5叶期叶片转绿以后，几乎恢复到野生型的水平，表明trnE表达量的变化是osppr16突变体早期叶片黄化后转绿的原因。
　　以上结果说明OsPPR16的突变会导致rpoB-545的编辑受阻，进而导致突变体早期叶片中RpoB积累受损、PEP依赖型基因的表达下降，进而引起突变体植株出现黄化的表型。所以OsPPR16对rpoB-545的编辑作用是质体基因转录所必需的，而质体基因转录又是叶片早期发育过程中叶绿素合成和叶绿体发育所必需的。此研究不仅揭示了rpoB-545编辑位点的生理作用，同时也为叶绿体基因的转录和转录后调控机制在叶片早期发育过程中的相互作用提供了新的见解。