种子是植物生活周期中的重要阶段。种子发育和发芽阶段营养物质代谢与能量转换极为频繁。过氧化物酶体(种子阶段称为乙醛酸循环体)和线粒体是两个与能量代谢密切相关的多功能细胞器,且这两个细胞器在功能上有密切的合作关系。过氧化物酶体中发生的脂肪酸降解、激素合成等功能对油质种子发芽非常重要。过氧化物酶体相关突变体经常有严重的发芽缺陷,但是发芽受阻的具体分子机制还不清楚,而且过氧化物酶体在淀粉种子中的研究非常缺乏。线粒体也与种子发芽关系密切。在发芽过程中,线粒体需要从相对静止的前体状态被激活并发育成代谢活跃的成熟状态。线粒体是双层膜包裹的膜性细胞器。然而,在种子发芽过程中,线粒体膜磷脂调控机制以及对线粒体生物发生和种子发芽过程的影响还不明确。本论文分为三个部分,从不同角度对过氧化物酶体和线粒体在种子相关生理过程中发挥的功能进行探究。第一部分以过氧化物酶体乙醛酸循环中柠檬酸合酶(CSY)为切入点,试图探究乙醛酸循环在拟南芥(Arabidopsis thaliana)油质种子发育过程中的作用,以及在水稻(Oryza sativa L.)淀粉种子中是否发挥类似于油质种子中的功能。发现拟南芥种子发育阶段存在与AtCSY1功能冗余的蛋白;通过基因编辑技术获得了水稻Oscsy的突变体。第二部分对在种子中高表达的多个候选过氧化物酶体蛋白进行亚细胞定位分析,鉴定出两个与种子相关的新水稻过氧化物酶体蛋白。第三部分研究内容为种子吸胀阶段高表达的线粒体磷脂转运蛋白1(PLTP1)在线粒体生物发生过程中的作用。发现不同突变株系(pltp1-13和pltp1-20)的种子发芽能力存在一定差异。本论文对多个种子相关蛋白的亚细胞定位、基因表达、生理功能等方面进行分析,构建并初步鉴定筛选相关基因的突变体,为深入研究过氧化物酶体和线粒体在种子生理过程中的作用奠定基础。