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光呼吸（Photorespiration）是光合生物在光照条件下吸收O2,消耗有机物的生化过程,光呼吸代谢的进行总是和光合作用同时发生。植物光呼吸途径是一个复杂的代谢过程,其发生涉及叶绿体,过氧化物酶体,线粒体三个细胞器以及细胞质,组成一个闭合式的循环系统。光呼吸是影响C3和C4植物光合速率高低的重要因素,因此表面上来看合理的改良、抑制光呼吸代谢途径有助于提高农作物的净光合速率,但近年来均未取得理想结果。大量研究表明光呼吸途径是保障植物在有氧条件下高效光合作用、正常生长和发育所必需的代谢过程。光呼吸在其他方面也发挥重要的作用,比如它参与一碳单位和谷胱甘肽的合成,以及植物体内的氮代谢过程和抗逆氧化还原系统。本实验前期通过化学诱变剂甲基磺酸乙酯（ethyl methanesulfonate,EMS）随机诱变Col-0,依据在正常大气环境中突变体植株矮小、叶片黄化或严重致死,而在高CO2环境中基本恢复的表型,筛选光呼吸突变体。本研究最终得到突变体pr2（Photorespiration related 2）,随后对突变体pr2进行分子和生理作用机理研究表明:在正常环境中生长的突变体pr2较Col-0植株矮小,叶片颜色发黄内卷,而在高CO2条件下基本可以恢复;突变体pr2与Landsberg erecta（Ler）杂交,对F2代具有光呼吸表型的植株进行粗定位和精细定位,确定突变基因位于3号染色体0.98Mb-1.95Mb之间。全基因测序结果表明,突变位点在基因为FtsHi5（Filamentation temperature-sensitive H,the"i"indicates proteolytic inactivation）,其基因号为AT3G04340;当把FtsHi5基因组重新转入突变体pr2,转基因植株在正常大气环境中生长时,其表型基本能恢复Col-0水平。proFtsHi5::GUS组织化学特异性表达分析发现FtsHi5主要在发育中的果荚和花中表达,qRT-PCR结果也从另一方面验证了此结果。同时,FtsHi5转录表达受光的诱导。35S::FtsHi5-GFP瞬时转化原生质体,荧光分析表明Fts Hi5定位于叶绿体膜上。地塞米松（Dexamethasone,Dex）诱导FtsHi5-RNAi干涉株系抑制表达FtsHi5,发现FtsHi5下调表达的干涉转基因植株与突变体pr2表型相近,且剂量调节叶片颜色。FtsHi5过量表达转化株系与Col-0相比出现杂色表型,其基因表达量并没有明显增加,部分株系反而下调。生理生化分析显示,正常大气条件下突变体pr2丝氨酸含量、活性氧（ROS）水平显著高于Col-0。pr2中抗氧化酶POD活性及抗氧化物质GSH低于Col-0。综上所述,实验前期得到光呼吸突变体pr2,全基因组测序确定突变基因为FtsHi5。Fts Hi5定位在叶绿体内膜,抑制FtsHi5基因表达改变叶片颜色。突变体pr2和FtsHi5干涉株系活性氧水平明显高于Col-0。FtsHi5影响叶绿体发育和光呼吸的作用机理仍有待进一步研究。