植物通过光合作用利用太阳能将水和CO2等无机物合成有机物并释放出氧气,为整个生物圈的生命生存和发展提供物质和能量基础。植物叶绿体是进行光合作用的重要场所,PSⅡ作为叶绿体中最基本的光合系统复合体,它的正确组装和及时修复是叶绿体维持其功能的前提。而由叶绿体psbA基因编码的D1蛋白是PSII反应中心的核心蛋白,高的植物的D1蛋白前体具有一个C末端尾巴,通过蛋白酶CtpA切除C末端尾巴使其成熟,促使PSⅡ功能正常发挥。而在一些低等生物中没有C末端尾巴,无需CtpA的参与,D1蛋白合成后就已成熟。目前对于高等植物中D1蛋白的成熟机制以及碳末端尾巴的功能还不了解。针对这些有待阐明的问题,本研究以烟草为材料,构建嵌合无尾或双尾的D1编码基因的烟草叶绿体表达载体,通过基因枪轰击法进行叶绿体转化,通过抗生素加压筛选来获得D1尾巴缺失或加倍的突变体植株;此外,以GFP为报告基因,以拟南芥的rbcS基因的前导序列作为叶绿体导肽序列,构建嵌合无尾或双尾的D1编码基因的双元植物表达载体,进行烟草瞬时表达,检测叶绿体导肽的有效性,进一步通过蘸花法转化拟南芥,获得稳定表达的D1突变体植株,为后续表型分析奠定基础;最后,构建含不同C末端尾巴的D1蛋白原核表达载体,体外表达外源蛋白,进而进行蛋白酶CtpA的酶切验证和分析。本研究取得如下研究结果:在烟草中,通过常规的载体构建技术,以壮观霉素aadA为筛选标记,以GFP为报告基因,经过多重酶切检测以及测序,获得了六个符合预期设计的烟草叶绿体转化载体。并将六个质粒载体制作成微弹,利用基因枪法进行烟草叶绿体转化,在壮观霉素筛选培养基中均获得了烟草抗性苗。设计相应引物进行鉴定,经PCR验证目的基因已整合进烟草叶绿体基因组中。构建含GFP的双元植物表达载体,在烟草中进行瞬时表达,通过激光共聚焦显微镜观察GFP荧光,证实叶绿体导肽有效。使用双元植物表达载体,在拟南芥突变体中利用农杆菌介导法进行转化。经草铵膦筛选及DNA水平的检测获得了表型不完全恢复的转基因突变体植株,并对拟南芥突变体的转基因植株进行RNA转录水平及蛋白表达水平的分析。证实成熟D1在CtpA突变体中的表达可以恢复其部分表型。在D1蛋白的C末端尾巴对CtpA酶剪切效率的实验分析中,发现在相同pH值时单尾巴的D1蛋白比双倍尾巴的D1蛋白更容易被切掉其C末端尾巴,两种底物都在pH值为9时C末端尾巴的剪切效率最高,但是酶切单尾巴D1的效率明显高于酶切双倍尾巴的效率。