光合作用利用光能,将二氧化碳和水转化为有机物,同时释放出氧气。叶绿体是光合作用的场所,其中的光系统组分大部分由核基因编码,约10%由叶绿体基因编码。叶绿体基因由两类RNA聚合酶负责转录:质体编码的细菌型RNA聚合酶（the bacterialtype plastid-encoded RNA polymerase,PEP）和核编码的噬菌体型RNA聚合酶（the phagetype nuclear-encoded RNA polymerase,NEP）。目前研究发现,HEMERA（HMR）也叫做PLASTID TRANSCRIPTIONALLY ACTIVE 12（PTAC12）,是PEP超级复合体的一个重要组成部分。NEP作为单亚基噬菌体型RNA聚合酶,是由SCABRA3（SCA3）编码的。HMR和SCA3的缺失突变体呈现出不同程度的叶片白化和黄化表型。叶绿体RNA聚合酶在叶绿体生物发生中行使重要功能,然而,调控叶绿体基因转录的分子机制并不清楚。本课题利用一个拟南芥突变体bai（取自中文“白”）,运用生物化学和分子生物学技术方法,主要进行如下研究:1)利用图位克隆与基因组重测序相结合的方法,定位到导致突变体白化的隐性单基因,BAI。生物信息学分析表明BAI是一个由核基因编码,质体-细胞核双定位的C2H2型锌指转录因子。2)通过透射电子显微镜分析比较野生型和bai的叶绿体超微结构,发现在突变体bai中叶绿体形态严重受损。对野生型各组织部位中BAI的转录本表达及GUS染色分析,发现BAI主要在未萌发的种子中表达。另外,通过对带有e GFP标签的BAI转基因植物观察和免疫印迹分析,确定BAI定位在细胞核和叶绿体中。3)利用蛋白质免疫共沉淀技术,寻找与BAI相互作用的蛋白,从质谱结果中发现BAI的互作蛋白,HMR。双分子免疫荧光互补的实验方法验证了BAI和HMR之间确实存在相互作用。4)利用染色质免疫共沉淀的方法,寻找BAI调控的下游靶基因。测序结果显示BAI能够结合在一段CTT基序上,并发现了一个编码NEP的基因,SCA3。对SCA3和HMR的启动子区进行分析,利用Ch IP-seq进一步证明BAI能够直接结合在SCA3和HMR的启动子中富含CTT的区域。SCA3和HMR可能是BAI的下游靶基因。5)对野生型和bai中依赖PEP和依赖NEP转录的关键质体基因表达量进行分析,结果发现在bai中依赖PEP转录的基因表达量明显降低,而依赖NEP转录的基因表达量升高,这表明在突变体bai中PEP功能受到损伤。综上所述,本课题的研究发现了一个未见报道的C2H2型锌指转录因子,探究了其参与调控叶绿体基因转录过程的分子机制,为进一步理解光系统调控提供新的思路,填补光系统调控研究的一项“空白”。