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叶绿体基因的转录需要两种类似原核的RNA聚合酶,质体编码的RNA聚合酶（PEP）以及核基因编码的RNA聚合酶（NEP）。PEP主要负责光合作用相关基因的转录,而NEP更多的负责转录看家基因。前期研究中我们发现了一个高温敏感的白化突变体hsa1,图位克隆结果显示目的基因编码果糖激酶类似蛋白FLN2,调控PEP转录基因的表达,进而影响水稻叶绿体的发育。然而,水稻中的果糖激酶类似蛋白参与调控叶绿体合成的分子机制尚有待进一步研究。经过同源比对,我们发现HSA1在水稻中有一个高度同源的蛋白FLN1。在此基础上本研究主要以HSA1和FLN1为诱饵蛋白,对水稻幼苗cDNA酵母文库进行互作筛选,并通过体内及体外实验验证互作的真实性,进而探索水稻叶绿体发育的分子调控网络,本文的研究结果如下:1.我们利用构建好的水稻幼苗cDNA的酵母文库,以OsFLN1BD和OsHSA1BD为诱饵载体对该文库进行筛选,共筛到与OsFLN1BD互作的阳性克隆32个,与OsHSA1BD互作的阳性克隆60个。测序及读码框分析后OsFLN1BD共找到5个互作蛋白编码基因,而Os HSA1BD共找到21个互作蛋白编码基因,其中LOCOs08g29110与OsFLN1和HSA1均发生多次互作。2.为了验证互作的正确性,我们重新构建了全部26个基因cDNA全长的AD载体,再次转化酵母进行点对点验证,结果表明OsFLN1BD有3个互作蛋白,而OsHSA1BD有9个互作蛋白。其中LOCOs08g29110与OsFLN1和HSA1均可发生强烈互作。3.我们重点对LOCOs08g29110进行了体内、体外验证。GST-pulldown实验、荧光素酶互补实验（SFLC）,及双分子荧光互补实验（BIFC）均证明LOCOs08g29110与OsFLN1和HSA1可以分别发生互作。4.基因注释及蛋白序列分析结果表明LOCOs08g29110编码一个水稻的硫氧还蛋白z（Os TRXz）。为了探索OsTRXz的功能,我们首先将OsTRXz与GFP融合,显微观察表明完整的OsTRXz蛋白定位于叶绿体中。OsTRXz N端56aa具有将蛋白导入叶绿体的功能,而失去N端信号肽的ΔCTPTRXzGFP蛋白则无法进入叶绿体。5.除了分子水平的结果,我们尝试在遗传水平上提供更多的证据,同时解析互作基因的生物学功能,因此我们又利用CRISPR/Cas9技术对互作基因OsTRXz进行了定点敲除实验,转基因后共获得41株独立的T0代转基因苗,其中8株为纯合突变,33株为杂合突变,共包含单碱基、多碱基、大片段的插入缺失等10种不同的突变方式。纯合突变的8株转基因株全部表现为严重的白化,并苗期致死。而33株杂合转基因株T0代均表现为正常的绿色,单株收种后T1代产生白绿分离,白化苗3叶期前全部死亡,多个株系分离比统计均符合3:1的分离比,这些结果表明OsTRXz突变相对于野生型属于隐性突变,OsTRXz功能的缺失会造成水稻叶绿体的生物合成受阻。6.trxz突变体中叶绿素、类胡萝卜素的含量极低,几乎检测不到。而叶绿体的发育也被极度抑制,电镜视野中几乎看不到正常的叶绿体,更没有类囊体、基粒等结构,细胞中多为结构松散的空泡状物质。7.qRT-PCR以及印记免疫分析结果表明在trxz突变体中,PEP依赖基因在转录和翻译上都受到了严重的抑制。上述结果证明OsTRXz与OsFLN1,OsHSA1通过互作,共同参与组成PEP复合物的形成,在水稻叶绿体基因的转录及叶绿体合成过程中必不可少。在本论文现有结果的基础上,我们还可以通过对其他互作蛋白的验证及再筛选,绘制更为详细的互作调控网络,为进一步深入的阐明水稻叶绿体发育的分子调控网络奠定基础。