中文摘要：

申请人多年来从事植物G-蛋白信号转导与叶绿体发育的研究，自2004年底回国工作以来，取得了以下研究成果首次发现了G-蛋白调控叶绿体发育的遗传学证据，建立了由金属蛋白酶FtsH介导的G-蛋白调控叶绿体发育的信号传导新途径，并证明THF1(Thylakoid Formation 1)突变引起的叶绿体发育缺陷是由FtsH活性降低所致；发现G-蛋白参与phyA信号通路的新证据；证明G-蛋白具有调节叶片气孔密度的功能；另外，还鉴定了含有DYW结构域的PPR蛋白是编辑RNA聚合酶β亚基转录本所必需的；作为通信作者在Plant Journal等杂志上发表论文4篇。除此之外，申请人作为第一或共同作者还在Plant Cell、Science和PNAS等期刊上共发表论文17篇，其中SCI收录11篇。近5年，发表论文他人引用180次。本项目将在已有研究基础上重点解析G-蛋白信号转导及其调控叶绿体发育的机理。

结论摘要：

（1）分离与鉴定G-蛋白信号通路上的相关因子通过酵母双杂交筛选到与GPA1互作蛋白预苯酸脱水酶（ADT）。ADT是叶绿体中合成L-苯丙氨酸途径中的一个关键酶，拟南芥中一共有6个同工酶。除了ADT2不与GPA1相互作用外，其它5个ADT可与不同状态GPA1特异性结合。由于基因之间的高度同源性，ADT单突变体没有明显表型，但过表达ADT4和ADT5导致叶色变黄、叶形狭长、分枝增多、植株变矮、不育降低等表型。有趣的是在G蛋白突变体中过表达ADT4或ADT5没有明显表型，说明ADT4/5进入叶绿体受到G-蛋白信号通路的调控。通过遗传筛选，我们发现PPD2突变能抑制G-蛋白β亚基突变体（agb1）下胚轴短、叶片短圆等表型的突变基因。ppd和agb1突变体都呈现发育上的多效表型，ppd部分抑制agb1黄化苗下胚轴变短、叶柄变短及叶片变小变圆等表型，同时加强后者的叶片下卷和果荚变宽等表型。agb1 ppd2双突变体表现异常的细胞增殖。这些结果提示PPD和AGB1通过调控细胞增殖进而影响植物器官的大小和形状，并且互作效应依赖于不同的器官。（2）AtRGS1调控G蛋白信号通路的分子机理通过对AtRGS1的不同结构域的系统、全面的分析发现RGS结构域是AtRGS1定位于质膜所必需的。AtRGS1中运出Golgi/TGN的信号位于RGS结构域中；点突变实验结果进一步表明AtRGS1的344位酪氨酸起着重要作用。本研究揭示了RGS结构域具有调控AtRGS1质膜表达的新功能，也为我们认识AtRGS1的进化提供了线索。（3）重要信号分子THF1调控叶绿体发育的分子机理研究为了研究thf1突变体斑叶形成的机制，我们创建了EMS突变体库，我们一共鉴定到8个能抑制斑叶形成的突变基因，已克隆了7个基因。其中，clpR4-3编码叶绿体Clp蛋白酶体的核心亚基ClpR4。相对定量蛋白质组分析结果表明clpR4-3 thf1双突变体的蛋白质组与clpR4-3十分相似，这为在蛋白质水平上理解基因间的遗传上位性提供了证据。实验结果表明如果在thf1背景中抑制叶绿体中的核糖体活性，也能恢复斑叶表型。蛋白质组学分析结果也支持我们以往发表的结果，即thf1的斑叶形成是由FtsH活性下调所引起的。