光合作用是地球上最重要的生物化学反应,光合作用的强弱直接影响生物的产量。水稻作为四大主粮作物之一,在灌浆期极易遭受高光强胁迫。先前的研究主要集中于光能高效吸收、传递与转化的调控过程与其分子机理,而对水稻在高光强胁迫下如何耗散过剩能量,如何启动自身的光保护机制与光修复机制的报道较少。因此,探究水稻在高光强胁迫下的响应机制对高光效育种具有重要意义。本研究以梗稻品种日本晴为受体材料,采用CRISPR/Cas9的方法获得了水稻OsLQY1基因敲除突变体oslqy1;检测了OsLQY1基因的组织表达及OsLQY1蛋白的亚细胞定位;测量统计了oslqy1在大田环境、温室正常光强和高光强下的农艺性状及光合生理指标;分析了oslqy1光系统的组装与光合蛋白复合体中核心蛋白组分的含量;检测了oslqy1叶片在离体环境下的光损伤修复情况以及LQY1蛋白体外二硫异构酶活性。具体试验结果如下:1.LQY1基因在叶片中表达量较高,LQY1蛋白定位于叶绿体类囊体膜。通过q RT-PCR技术,我们检测了水稻不同组织中LQY1的相对表达量,发现在叶片中表达量较高,在根中表达量最低。将构建好的LQY1-YFP融合表达载体转入水稻原生质体,通过激光扫描共聚焦显微镜发现LQY1定位于叶绿体。将叶绿体进一步分离,发现LQY1位于类囊体膜上,而不存在可溶性的基质组分中。2.LQY1缺失突变对水稻的农艺性状无显著影响。无论是在大田环境、300μmol m-2 s-1正常光强还是1500μmol m-2 s-1高光强下,野生型和突变体的株高等农艺性状均无明显差别。3.LQY1有助于过剩能量以非光学化学淬灭（NPQ,Nonphotochemical quenching）的形式耗散。在300μmol m-2 s-1光强下,野生型与突变体的NPQ、实际光能转化效率（Y（II）,The actual photochemical efficiency of PSⅡ）和电子传递速率（ETR,Electron transport rate）等光合生理参数均无显著差异。然而,在1500μmol m-2 s-1高光强处理后,oslqy1突变体的NPQ显著高于野生型。通过光诱导与暗弛豫进一步分析发现突变体中NPQ的主要组分q E显著高于野生型,而光抑制组分q I与野生型没有差别。4.高光强处理后oslqy1中光系统II（PSII）的核心蛋白含量降低。通过蓝色温和凝胶电泳（BN-PAGE）检测发现正常光和高光光强下野生型与突变体中光系统的组装均无明显差别。蛋白免疫印迹（Western blot）检测发现只有在高光强处理下oslqy1突变体中PSII的核心蛋白D1、D2和CP43的含量低于野生型,在正常光光强下各组分蛋白含量相近。5.LQY1参与光系统II（PSII）的光损伤修复过程。光系统损伤修复实验发现LQY1与高光强造成的PS II光损伤无关,但是有助于受损的PSII在低光强下进行修复。在修复过程中,当野生型修复至初始光化学效率的94%时,oslqy1突变体的光化学效率仅为初始值的85%。另外,将完整类囊体进行密度梯度离心,发现LQY1主要位于光修复的场所——基质片层,而在基粒边缘和基粒核心含量较少。6.LQY1具有二硫异构酶活性。在体外反应体系中,LQY1-GST的原核表达蛋白粗提液具有二硫异构酶活性。我们的实验结果表明LQY1是一个高度保守的叶绿体蛋白,参与光系统损伤后的光修复过程,能帮助水稻适应外界高光环境。