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植物叶绿体是光合作用及多种代谢物合成和积累的主要场所。叶绿体有自身的基因组,但其基因表达及转录调控受核基因编码的相关蛋白调节。本研究的对象是一个经60Co辐射诱变得到的白条纹突变体wsl4。突变体在叶片发育早期表现出白条纹表型,叶绿素含量降低,叶绿体发育受阻。我们用图位克隆的方法分离到目的基因WSL4,并探究了其生物学功能,主要研究结果如下。 (1)白条纹突变体wsl4的白色部分无叶绿体或者只有少量无类囊体结构的未成熟叶绿体。wsl4在20℃(C20)的条件下完全白化,是一个温度敏感的突变体。 (2)突变体wsl4的白条纹表型受单隐性核基因控制。通过精细定位,我们将目标基因定位在第2染色体长臂86kb区间内。测序发现突变体第7个开放阅读框从ATG起始的1330和1331bp处缺失2个碱基。转基因互补和RNAi干扰实验证实LOC_Os02g35750是目的基因,命名为WSL4(WHITE STRIPE LEAF4)。WSL4编码一个由12个PPR基序组成的PPR蛋白,属于P亚家族,与叶绿体拟核Marker共定位。WSL4在水稻各个组织中都有表达,幼叶中表达量最高。WSL4基因的表达受低温的诱导,C20的条件下表达上调。 (3) WSL4影响了光合作用、色素合成相关基因以及质体编码基因的表达。qRT-PCR检测发现,和野生型相比,突变体中光合作用和色素合成基因表达都明显下调,由PEP转录的质体基因表达也同步下调,而大部分核编码的质体基因的表达量上调。此外,WSL4也影响质体蛋白的表达,western分析显示,光合酶复合体核心亚基蛋白包括光系统Ⅰ亚基(PsaA),光系统Ⅱ亚基(PsbA),RNA聚合酶亚基(RpoB),细胞色素b6f(PetD)在突变体中表达量很低。 (4) WSL4影响叶绿体Ⅱ类内含子基因atpF、ndhA、rpl2和rps12的剪接。我们检测了野生型和突变体中水稻17个Ⅱ型内含子的叶绿体基因和一个Ⅰ型内含子的叶绿体基因的剪接情况,结果发现WSL4影响叶绿体Ⅱ类内含子基因atpF、ndhA、rpl2和rps12的剪接,qRT-PCR和northernblot结果进一步证实该结论。