中文摘要：

植物细胞中的叶绿体数量大小及形态等与光合效率密切相关。细胞生长发育中叶绿体数量的维持依赖其正常分裂。迄今的研究显示，叶绿体分裂由多种蛋白构成的"分裂环"装置（位于叶绿体被膜内外两侧、分别起源于蓝细菌和植物自身）控制。叶绿体内，分裂环核心成员FtsZ启动分裂，MinD/E等协同确保环正确定位；叶绿体外， ARC5/发动蛋白、PDR1等形成的分裂环介导叶绿体分裂后期的被膜收缩和膜融合，使子代叶绿体分离。但是，"分裂环"成员的精确组成、动态变化的信号途径、叶绿体与细胞分裂如何协调等的调控机制都不清楚。故，采用遗传学技术诱变筛选突变体的研究策略，鉴定新的相关蛋白质组分，是剖析叶绿体分裂调控机制的重要途径！已筛到叶绿体分裂异常突变体AtGsc1，遗传分析确定为新突变体，正在进行基因图位克隆，将采用细胞生物学、生理生化、遗传分析技术等深入解析相关基因生物学功能，可能在叶绿体分裂调控研究领域取得新成果。

结论摘要：

采用遗传学技术诱变筛选突变体的研究策略，鉴定新的相关蛋白质组分，是剖析叶绿体分裂调控机制的重要途径。本研究采用分离和鉴定叶绿体分裂异常相关突变体的遗传分析策略，从EMS（ethyl methanesulfonate）诱变的拟南芥（Arabidopsis thaliana）突变体库（Col-0生态型）中筛选到两个叶绿体分裂异常的突变体，AtGsc1和AtGsc2。图位克隆结果表明，AtGsc1和AtGsc2均定位于第5条染色体。突变体杂交和遗传学互补分析表明AtGsc1和AtGsc2均等位于AtMinD1。序列分析表明AtGsc2是AtMinD的第194位碱基C变为T，导致该蛋白第65位的丝氨酸（S）变成了苯丙氨酸（F）（S65F）。AtGsc2突变位点位于MinD蛋白的ATPase活性中心结构域，突变使得MinD的ATPase活性丧失，从而导致叶绿体分裂异常。到目前为止，AtGsc2是唯一筛选得到的编码该结构域的基因突变的突变体，进一步证明了该结构域的重要性。AtGsc2是AtMinD上的第146位碱基G变为A，导致第49位的精氨酸（R）变成了组氨酸（H）（R49H）。序列比对分析表明，双子叶植物MinD蛋白的N-端进化出一段保守区（43-58位氨基酸），位于预测的AtMinD蛋白导肽区，R49H突变就位于此保守区内。AtGsc1突变的叶绿体分裂异常表型说明AtMinD蛋白43-58位保守区对于维持蛋白的正常功能是必须的。蛋白质定位分析和酵母双杂交实验排除了AtGsc1的R49H突变影响MinD蛋白的叶绿体定位和影响与其它功能蛋白相互作用(包括同源二聚体形成)而导致叶绿体分裂异常的两种可能作用机制。下一步的工作主要是确定43-58位保守区的功能，进一步解读或修订MinD蛋白的结构域及其功能。