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叶绿体是植物进行光合作用的重要细胞器，植物通过光合作用利用光能同化CO2和水产生O2和糖类（主要是淀粉）。同时，叶绿体作为植物胁迫信号感知的重要器官，能够进行氮、硫新陈代谢，合成某些氨基酸和脂肪酸并作为信号分子前体，引发植物产生胁迫应答反应。通过对植物叶绿体蛋白和脂质的研究，对于提高农作物光合作用产物，增强农作物对非生物胁迫抗性，增加农作物产量具有重要的作用和指导意义。 Rab(Rs-like protein in brain)蛋白作为生物体内的分子开关，调控细胞内的囊泡形成、转运、锚定及囊泡与质膜的融合等过程，同时，在物质运输、生长发育、生物和非生物胁迫中起着不可缺少的作用;有报道拟南芥AtRab5e可能位于叶绿体基质和类囊体中，可能参与低温和氧化胁迫。本文研究了拟南芥AtRabF1蛋白亚细胞定位模式及其参与盐胁迫、衰老和光合作用中的作用机理，并通过构建atrabF1-1/atrabA5e双突变体，研究了AtRabF1和AtRab5e这两个蛋白的遗传互作关系;由于植物叶绿体自身无法合成磷脂酰胆碱，叶绿体膜系统的磷脂酰胆碱来自于细胞基质的转运，本文通过体外转运实验，研究了植物磷脂酰胆碱向叶绿体的转运模式。主要结果如下: 1.通过荧光共定位和Western blot，发现拟南芥AtRabF1蛋白定位在叶绿体被膜和类囊体中。将AtRabF1进行组成性激活突变成CA-AtRabF1，其定位模式与野生型AtRabF1相似，即CA-AtRabF1集中在叶绿体被膜和类囊体;将AtRabF1进行显性抑制突变为DN-AtRabF1后，DN-AtRabF1蛋白主要集中在叶绿体周围，叶绿体内部没有发现;将AtRabF1预测的叶绿体信号肽去除，成为截短蛋白WOTPRabF1(WithoutTransit Peptide)后，定位模式与显性抑制突变DN-AtRabF1相似，集中在叶绿体的周围。推测激活状态下的AtRabF1对于其成功进入叶绿体起着重要作用。AtRabF1氨基端的豆蔻酰化和棕榈酰化对于其定位在内膜系统上必不可少，去除其N端序列后，干扰了AtRabF1对叶绿体的锚定，并影响其进入叶绿体。 2.拟南芥野生型Col-0和敲除突变体atrabF1-1、atrabF1-2之间，在表型上没有显著差别。在atrabF1-1中分别过表达AtRabF1、CA-AtRabF1和DN-AtRabF1，过表达互补株系与野生型和敲除突变体在正常生长条件下表型没有差异。4日龄幼苗经过100 mM NaCl胁迫生长6d后，过表达互补株系的根长显著大于野生型和敲除突变体的根长，野生型和敲除突变体之间的根长没有显著差异;过表达互补株系的叶绿素含量和脯氨酸含量显著低于野生型。将野生型Col-0，AtRabF1敲除突变体和AtRabF1、CA-AtRabF1和DN-AtRabF1过表达互补株系的4日龄幼苗置于50μM ABA处理生长6d后，发现过表达互补株系AtRabF1、CA-AtRab F1和DN-AtRabF1对ABA的反应比野生型钝感;比较ABA处理后的脯氨酸水平，发现过表达互补株系AtRabF1、CA-AtRabF1和DN-AtRabF1其脯氨酸含量显著低于野生型。研究结果表明过表达AtRabF1、CA-AtRabF1和DN-AtRabF1能够显著增强转基因植株抗盐胁迫的能力;在盐胁迫状态下，脯氨酸含量作为胁迫伤害指标，在胁迫敏感型的野生型和敲除突变体中拥有较高含量;过表达AtRabF1、CA-AtRabF1和DN-AtRabF1株系可能通过ABA依赖途径增强了抗NaCl胁迫的能力。 3.将野生型和atrab F1-1、atrabF1-2敲除突变体第四叶取下，分别进行2d和4d暗诱导衰老处理，发现不同株系叶片表型、叶绿素含量和电导率水平没有任何差异。暗诱导衰老后，敲除突变体atrabF1-1和atrabF1-2中SAG12(Senescence AssiciatedGene)和SEN1(Senescence)表达水平显著高于野生型，而CAB1(Chlorophyll A/Bbinding protein)和RBCS1A(Ribulose Bisphosphate Carboxylase Small Chain1A)在野生型中的表达水平显著高于AtRabF1敲除突变体，表明AtRabF1敲除后能够加强衰老相关基因表达。在暗诱导衰老处理下，过表达互补株系AtRabF1，CA-AtRabF1和DN-AtRabF1拥有比野生型和敲除突变体更强的抗衰老能力，表现在暗诱导后，过表达株系叶片更绿，叶绿索水平更高，叶片电导率更低。 4.野生型、AtrabF1、atrabA5e和双突变体atrabF1-1/atrabA5e在正常生长条件下没有表型差异。4日龄幼苗经过100 mM NaCl处理后，atrabA5e和双突变体atrabF1-1/atrabA5e比野生型和atrabF1-1拥有更长的根长，但是叶绿素水平和脯氨酸含量都显著低于野生型和atrabF1-1。将野生型，atrabF1-1，atrabA5e和atrabF1-1/atrabA5e双突变体的4日龄幼苗经过50μM ABA处理后，atrabA5e和atrabF1-1/atrabA5e的根长比野生型和atrabF1-1显著增加，但是二者的脯氨酸含量却显著低于野生型。暗诱导衰老后，atrabA5e和atrabF1-1/atrabA5e表现出比野生型和atrabF1-1更强的抗衰老特性:暗处理后更绿的叶片，更高的叶绿素水平和较低的电导率。表明AtRabA5e在盐胁迫和暗诱导衰老中起着负向调控作用。 5.正常生长条件下和200 mM NaCl胁迫一周后，野生型和atrabF1-1，atrabF1-2敲除突变体之间在光合系统(PSⅡ)的主要参数上没有变化;过表达互补株系AtRabF1，CA-AtRabF1和DN-AtRabF1影响了PSⅡ单位反应中心吸收的光能，单位反应中心捕获的用于电子传递的能力，单位反应中心耗散的能量及性能指数。表明过表达AtRabF1，CA-AtRabF1和DN-AtRabF1能够在某种程度上影响PSⅡ。 6.通过H333PO4标记豌豆幼苗并提取总磷脂，通过33P标记了的总磷脂制备脂质体，再与分离的完整叶绿体进行体外转运，发现叶绿体对总磷脂的吸收是随着时间的延长而增加。分别利用14C醋酸钠标记拟南芥叶片并提取磷脂酰胆碱和商业型14C-DPPC混合大豆PC∶PE所制备的脂质体，研究叶绿体的转运过程，发现在体外条件下，叶绿体对磷脂酰胆碱的吸收是时间和温度依赖性的。通过嗜热菌蛋白酶降解叶绿体外膜表面的蛋白后，叶绿体对磷脂酰胆碱的吸收率大幅降低，表明存在于叶绿体外膜的蛋白能够协助叶绿体对磷脂酰胆碱的吸收。在体外转运过程中加入ATP或者GTP后，叶绿体对磷脂酰胆碱的吸收率没有增加，表明在体外转运过程下，磷脂酰胆碱向叶绿体的转运无需能量协助。增加由磷脂酰胆碱所制备的脂质体的直径后，发现随着脂质体直径的增加，叶绿体对磷脂酰胆碱的吸收率也增大。推测在脂质体中的磷脂酰胆碱（或者内质网中的磷脂酰胆碱）向叶绿体转运的时候，不同的膜系统之间能够形成相互接触的膜接触点，在膜接触点上形成半融合膜;同时膜接触点上位于叶绿体外膜的蛋白对于磷脂酰胆碱的转运起着重要的协助作用。 以上研究结果表明，叶绿体蛋白AtRabF1在植物耐盐胁迫、抗暗诱导衰老等非生物逆境中起着重要作用，也明确了磷脂酰胆碱在体外通往叶绿体的转运模式。对于今后进一步研究叶绿体蛋白和叶绿体脂质在非生物逆境中的作用的分子机制提供重要的理论基础;也为今后水稻等农作物耐非生物逆境的遗传改良奠定基础。