玉米作为世界上重要的作物,是粮食、饲料、生物能源等的主要来源。玉米种子发育状况是影响产量的关键因素,因此对影响玉米种子发育相关基因以及其作用机理的研究成为了重要的科学问题。PPR蛋白作为核编码的蛋白,大多数定位于叶绿体或者线粒体中,在RNA水平上调节基因的表达进而影响细胞器的功能,其具体功能主要包括RNA编辑、内含子的剪接、mRNA稳定以及参与翻译。在对PPR蛋白的研究中发现,某些PPR蛋白的功能缺陷会导致胚和胚乳发育缺陷、小籽粒、细胞质雄性不育、植株矮小、生长缓慢等突变表型。PPR250基因全长1560bp,含有11个PPR结构域,是一个定位于线粒体的P类PPR蛋白。通过从UniformMu玉米种子库获得PPR250基因的两个等位突变体,发现该基因的纯合突变体籽粒相对于野生型籽粒个体较小且果皮发白皱缩,纯和突变籽粒不能正常萌发,说明该基因的突变导致胚胎死亡。光学显微镜观察不同授粉时期下玉米籽粒的发育状态,发现15 DAP的突变体籽粒的胚发育停滞在过渡期,胚乳则停滞在细胞化时期,BETL细胞受损。目前报道显示部分P类的PPR蛋白参与groupⅡ内含子剪接,PPR250作为一个典型的定位于线粒体的P类的PPR蛋白,很有可能参与了线粒体groupⅡ内含子的剪接。结果表明,在35个基因中,大多数基因在野生型和突变体中没有差异,只有成熟的nad4转录本在突变体中消失。为了进一步检测nad4转录本的缺失是否是由于内含子的剪接缺陷造成的,利用RT-PCR和qRT-PCR分析了线粒体中22个groupⅡ内含子的剪接效率,结果均显示nad4 intron1、intron2和intron3的剪接都受到不同程度的影响。Nad4蛋白位于线粒体复合物Ⅰ上,由于nad4成熟转录本的缺失不能产生正常的蛋白,线粒体复合物Ⅰ的活性和组装因此受到严重的损伤。在复合物Ⅰ的组装过程中,Nad4和Nad5作为一个亚复合物组装到复合物Ⅰ上,由于Nad4的缺失,导致Nad5也无法正常组装到复合体上。复合物Ⅰ活性的丧失造成细胞色素呼吸途径无法正常进行,诱导激活交替氧化酶(AOXs)呼吸途径,交替氧化酶在转录水平上以及蛋白水平上都显著上调。以上研究表明,PPR250基因的突变导致不能产生成熟的nad4转录本以及线粒体复合物Ⅰ活性和组装的缺陷,影响了线粒体氧化磷酸化过程以及能量供应,从而限制了细胞生长发育的能量供给,影响了玉米种子胚和胚乳发育,引发胚胎致死。PPR250基因功能的明确以及作用机理的阐明对于内含子剪接以及玉米种子发育的研究有重要的影响。