植物进行光合作用的主要场所是叶绿体,同时,叶绿体也是高等植物最重要的细胞器之一。叶绿体能够利用光能,同化二氧化碳和水,合成有机物并产生氧气来供植物体维持生命。叶绿体中有3000多种蛋白,这些蛋白质保持平衡和稳态是叶绿体正常发育和维持功能所必需的。核基因编码了 95%以上的叶绿体蛋白质,它们与叶绿体所编码的蛋白共同配合行使功能,组成有功能的光合复合体。叶绿体由前质体分化发育而来,这个复杂的过程需要核-质基因协作,任何一个相关基因的突变都有可能导致叶绿体的异常发育。本研究以一个水稻苗期白条纹叶片突变体yss3（young seedling stripe 3）作为研究材料,鉴定并克隆了一个新的水稻白条纹基因YSS3。在此突变体中,该基因的表达量出现显著降低,导致苗期叶片出现白条纹,叶绿体发育异常,伴随叶绿素含量和成熟期农艺性状的下降。YSS3是一个定位在叶绿体的多细胞器RNA编辑因子（Multiple Organellar RNA editing Factor 9）蛋白,对水稻叶绿体基因的RNA编辑有重要作用,影响水稻叶绿体发育。通过多种实验对该基因的功能进行初步探究,本研究的结论可以为叶绿体发育和质体RNA编辑的研究提供更多的依据。主要研究结果如下:1.yss3突变体与野生型在表型上的差异。该突变体在苗期表现为叶片出现纵向白色条纹,在分蘖期叶片逐渐转绿,恢复到野生型水平。yss3突变体的叶绿素含量显著降低,同时突变体中叶绿素合成相关基因表达量部分下调,与表型相符合。通过叶绿体透射电镜观察,发现突变体中叶绿体发育异常:在白色条纹部分,叶绿体没有产生典型的类囊体片层结构,可以观察到空泡和嗜锇颗粒,没有形状和结构正常的叶绿体;而在绿色条纹部分,叶绿体形状畸形,类囊体片层结构明显存在缺陷,并且出现了明显的空泡,与野生型叶片中完整正常的叶绿体相比存在较大的差别,说明突变体叶绿体发育异常,不能正常进行光合作用。在成熟期,我们对野生型和突变体进行了主要农艺性状的调查,yss3突变体与野生型相比,诸多主要农艺性状显著下降。2.YSS3编码一个多细胞器RNA编辑因子。由遗传分析的结果表明,yss3的突变表型是由一个单基因的隐性突变引起的。通过精细定位实验发现,yss3突变体的8号染色体短臂发生大片段缺失,预测基因之一Os08g0139100的启动子缺失导致其表达量严重下降。通过进一步的转基因实验,我们证明,正是由于Os08g0139100的启动子缺失导致了突变体白条纹的表型,Os08g0139100就是引起该突变表型的突变基因YSS3。YSS3编码一个预测定位在叶绿体的多细胞器RNA编辑因子,与拟南芥中的MORF 9高度同源,并且不含任何已知或被注释的结构域。通过检测YSS3的表达模式以及YSS3蛋白亚细胞定位情况,我们证实YSS3定位在叶绿体,并在水稻的各组织中呈组成型表达,且在绿色发育组织中具有较高的表达量。3.YSS3的功能受损影响了叶绿体基因的正常编辑,导致叶绿体发育异常。由于YSS3靶向叶绿体,基于拟南芥中对该家族基因的功能研究,我们检测了水稻中已报道的21个叶绿体编辑位点,与野生型相比,yss3突变体中有10个叶绿体RNA编辑位点的编辑效率出现了不同程度的下降。其中有6个位点的编辑位点由于编辑效率严重下降导致了碱基的改变,同时也改变了所编码的氨基酸。这些基因包括编码PEP组分的rpoB、编码叶绿体NDH复合体亚基的ndhB、ndhD、ndhG,以及编码两个核糖体蛋白的rps14和rpl2。为了验证是否是由于这些基因的异常编辑而影响了叶绿体的发育,我们进行了对叶绿体发育相关基因的mRNA水平和蛋白水平的检测,结果表明,突变体中编码PEP组分的基因表达量均显著升高,而蛋白的积累量减少;依赖于PEP转录的基因表达量显著下调,蛋白的积累量也减少。因此我们猜测,由于质体基因出现编辑异常,导致编码了错误的蛋白,这些无效蛋白被蛋白酶体降解,反馈调节机制使PEP组分基因表达量上调,但始终无法达到野生型水平。以上结果说明,突变体的叶绿体发育停滞在叶绿体发育的第二步,即NEP转录质体基因的阶段,由于PEP复合物可能出现异常,无法正常进行第三步（PEP转录编码光合器官的核-质基因）,因此影响了叶绿体的正常发育,引发了叶绿素不能正常合成等一系列下游反应。4.YSS3的作用模式与拟南芥中的MORF家族蛋白非常相似。根据拟南芥中的研究,MORF家族蛋白作为假定的编辑体组分,发挥着重要而未知的功能,为了探究是否水稻中的MORF蛋白也具有相同的作用,我们利用酵母双杂系统,验证了 YSS3可以与其同家族的蛋白发生互作,也可以与叶绿体定位的PPR蛋白发生互作,这与拟南芥中的研究是一致的。因此我们认为,YSS3与同家族的其他蛋白形成异源二聚体或单独行使功能,通过与PPR蛋白互作来保证编辑进程的完成。