叶绿体是高等植物中唯一可以将光能转换为化学能的细胞器,因此叶绿体的正常分化发育对地球上的生命体而言非常重要。叶绿体最基本的功能就是进行光合作用,并产生供生命体生长所需的能量物质ATP。ATP是由ADP和PI(磷酸)结合产生,在脱氧核苷酸激酶(DNK)的作用下可逆的磷酸基团被转运与ADP结合,进而催化ATP的生成。在本研究中,我们克隆了一个新的脱氧核苷酸激酶(Deoxyribonudeoside kinase,DNK)基因,该基因对于水稻幼苗叶绿体的发育有重要影响。WSL4基因的单碱基突变导致了苗期叶片白条纹表型,叶绿体发育异常,叶绿素含量降低。本研究提出了DNK在水稻叶绿体发育中的新功能,为完善DNK家族功能的多样性和丰富叶绿体的发育机制提供了依据。主要研究结果如下:1.水稻白条纹叶突变体wsl4在苗期的幼叶中表现白条纹表型,在六叶期以后表型逐渐恢复至正常。利用图位克隆的方法将突变基因定位在Chr5长臂的标记vf 0521和d1之间的22.9 kb区间内。对该区间进行预测发现其共包含3个开放阅读框ORF。通过测序分析发现,第3个ORF即LOC Os05g35520的第三个外显子的第124个碱基发生C到G的单碱基突变。导致编码蛋白的第117位氨基酸由亮氨酸(Leu)突变为缬氨酸(Val)。WSL4编码一个脱氧核苷酸激酶(DNK)家族成员,该家族蛋白可以催化可逆磷酸基团的转运,形成糖、蛋白质等。2.利用透射电镜观察白条纹叶突变体wsl4的叶绿体超微结构,发现突变体wsl4的叶绿体有两种形态,其中一种叶绿体的类囊体片层结构排列疏松,另一种叶绿体的类囊体片层结构未完全形成。通过叶绿体生物合成相关基因的荧光定量RT-PCR分析发现,突变体wsl4中大部分叶绿体生物合成相关基因的表达均有所下调。因此,WSL4的突变不但影响了叶绿素的正常合成,同时也影响了叶绿体的正常发育,最终导致了水稻白条纹叶的出现。