叶绿体是植物细胞特有的细胞器,植物细胞内许多重要的代谢途径都在叶绿体内进行,其中光合作用可以将太阳能转化为化学能供给植物生长与发育,同时利用光能将二氧化碳和水同化成植物体内贮存能量的有机物。多数叶绿体蛋白由核基因组编码,在细胞质中由细胞质核糖体翻译后转运到叶绿体;还有少数叶绿体蛋白是由叶绿体基因编码,在叶绿体内由叶绿体核糖体翻译合成。叶绿体核糖体的组装和功能缺陷不仅会影响叶绿体基因组编码蛋白的合成,而且对叶绿体发育和活性都有重要影响,因此叶绿体核糖体的组装和翻译调控对细胞活性和植物生长发育至关重要。BPG2是由核基因编码的定位于叶绿体的Yqe H型GTPase,包含一个锌指结构域和四个GTP结合结构域。bpg2突变体具有叶黄表型,表明BPG2在叶绿体的正常发育过程中是必需的。由于BPG2能够特异性的调节叶绿体16S r RNA和23S r RNA的积累,因此BPG2可能通过调控叶绿体核糖体组装和翻译活性进而影响叶绿体发育。在植物不断适应外界环境的过程中,植物细胞需要整合众多外部和内部信号调整细胞内的生命活动,其中就涉及对叶绿体基因的表达调控。前人研究表明BPG2的表达受光和Brz的调控,可以作为BR信号通路中一个重要的调节因子,对叶绿体的发育发挥调控作用。然而,BPG2调控叶绿体发育的具体机制至今仍有待研究。本研究利用免疫共沉淀技术和酵母双杂交技术筛选到BPG2潜在的互作蛋白RABe1b和PRPS10a等,为进一步理解BPG2如何调控叶绿体核糖体组装并影响叶绿体发育的机制奠定了基础。本实验主要研究结果如下:1、BPG2-GFP转基因纯合植株的获得:构建p CAMBIA2300-BPG2-GFP质粒,通过农杆菌侵染获得拟南芥转基因阳性植株,对p CAMBIA2300-BPG2-GFP转基因植株进行筛选,最终获得11个纯合转基因株系,为免疫共沉淀实验提供材料。2、利用免疫共沉淀筛选BPG2的互作蛋白:通过免疫共沉淀技术,利用GFP抗体从p CAMBIA2300-BPG2-GFP转基因植株蛋白提取液中免疫沉淀BPG2-GFP潜在的互作蛋白;同时用BPG2自身特异的多克隆抗体从野生型植株蛋白提取液中获取BPG2潜在的互作蛋白,进一步利用质谱对上述免疫共沉淀出的蛋白进行鉴定。通过对质谱结果进行分析,初步筛选到包含叶绿体翻译延伸因子RABe1b（AT4G20360）在内的多个叶绿体定位蛋白。本研究着重探讨了BPG2与RABe1b的互作及RABe1b的功能。3、利用酵母双杂筛选BPG2的互作蛋白:构建p GBKT7-BPG2诱饵质粒,并进行酵母双杂交文库筛选。通过对阳性克隆进行测序、序列比对、蛋白定位和功能分析,最后筛选到6个定位于叶绿体的BPG2潜在的互作蛋白,分别为DEP（AT5G53850）、DKLA（AT4G00895）、PRPS10a（AT3G13120）、PIP（AT2G14260）、RAB18（AT1G43890）、PGPP1（AT3G58830）。酵母双杂再次验证表明PRPS10a蛋白与BPG2蛋白体外直接互作。进一步实验表明PRPS10a与BPG2的GTP结合结构域互作。4、RABe1b功能初步分析:克隆At RABe1b基因,构建其融合GFP标签的过表达载体p CAMBIA2300-RABe1b-GFP并获得其转基因植株。共聚焦显微镜检测结果表明RABe1b蛋白定位于叶绿体。RABe1b功能缺失（knock-out）引发胚胎致死。通过对RABe1b的knock-down突变体rabe1b-2进行表型分析,发现其叶绿素含量显著少于野生型。此外,rabe1b-2还具有叶片发育异常以及主根生长停滞等发育缺陷表型,说明RABe1b对植物生长发育至关重要。5、PRPS10a功能初步分析:克隆At PRPS10a基因,构建其融合GFP标签的过表达载体p CAMBIA2300-PRPS10a-GFP,并进一步获得其转基因植株。共聚焦显微镜检测表明PRPS10a定位于叶绿体拟核。利用CRISPR/Cas9基因编辑系统,在野生型和bpg2-2突变体植株中分别敲除PRPS10a基因,进一步获得了prps10a单突变体植株和prps10a bpg2-2双突变体植株。通过表型分析,发现prps10a单突变体具有子叶杂色表型,而prps10a bpg2-2双突变体则表现为子叶严重黄化,暗示PRPS10a与BPG2协同调控叶绿体发育。