叶绿体作为半自主性细胞器,其质体基因的表达依赖两种RNA聚合酶,即PEP和NEP。其中NEP主要负责叶绿体发育早期质体管家基因的准确转录,包括PEP核心亚基和参与基本质体功能的基因,而PEP转录产生完全活性叶绿体所必需的介导光合作用的蛋白。PEP的对依赖PEP的质体基因的正常转录需要一系列具有转录激活活性的蛋白参与调控,这些蛋白被称为TAC复合物。当这些蛋白出现功能缺失时,PEP无法正常转录质体基因,进而导致叶绿体发育的异常,最终表现为叶色突变。本研究所探究的突变体tcd7,在先前的研究中已通过图位克隆将其突变基因定位在了基因TCD7(LOC_Os03g40550),该基因编码的蛋白属于磷酸果糖激酶B(pfkb)家族,其在拟南芥中的同源蛋白属于TAC复合物。本研究通过进一步观察分析突变体tcd7的性状,以互补和敲除实验验证图位克隆的结果,以及采用酵母双杂交、加糖实验等方法探究基因TCD7的分子机理,得出了以下结论:1.与野生型在同一条件下的表型相比较,突变体tcd7在20℃下培养时,其幼苗的第3、第4叶出现白化现象,尤其第4叶白化最为明显。而第5叶以及之后长出的叶片均呈绿色。当培养温度设定为24℃及以上时,突变体tcd7与野生型的表型没有明显的区别。2.对20℃下长出的白化的第4叶和绿色的第5叶进行叶绿体发育相关基因表达量分析和光系统蛋白的免疫印迹分析发现,在白化的第4叶中各叶绿体和光合色素相关基因的表达量均较野生型下调,且光系统Ⅰ和Ⅱ的核心亚基D1与PsaA的含量明显降低。而在第5叶中,上述基因的表达量恢复至野生型水平乃至上调,蛋白含量与野生型无明显差异。3.通过互补和敲除实验,证明了磷酸果糖激酶B(pfkb)基因TCD7(LOC_Os03g40550)的突变导致了突变体tcd7出现上述的突变性状,也证实了基因TCD7对低温下叶绿体的发育起到重要作用。4.对突变体tcd7进行外源添加各浓度蔗糖的加糖培养实验,结果发现突变体tcd7在外源施加足量蔗糖的条件下不存在类似拟南芥中出现的转绿现象。5.酵母双杂交的结果表明TCD7蛋白同硫氧还蛋白OsCITrx发生互作,而与同家族的OsFLN1之间没有直接的相互作用。6.通过对TAC复合物相关的基因表达量的分析,发现在20℃下的白化第4叶中,各基因表达量均下调。而在绿色的第5叶中,OsCITrx表达量明显上调,使得对PEP的调控恢复正常,这可能是该叶片表现为绿色的原因。综合以上的实验结果,基因TCD7对低温下水稻叶绿体发育起到了重要的调控作用。它主要通过与硫氧还蛋白OsCITrx相互作用,调控PEP转录质体基因,从而影响叶绿体的发育。与拟南芥中的同源基因FLN2相比,TCD7具有不同的功能机制。这将对后续PEP酶的调控机制的研究提供了参考,有助于进一步了解叶绿体发育的分子机理。