Ⅱ类内含子是可以从前体RNA转录本中切除的核酶,但是植物细胞器Ⅱ类内含子具有结构上的变异,从而抑制了核酶活性。因此,这些内含子的剪接需要细胞核和/或细胞器编码的剪接因子的协助,然而,这些剪接因子是如何发挥作用的尚不清楚。本论文对两个剪接因子PPR-SMR1和Zm-mCSF1在玉米线粒体内含子剪接中的功能和它们之间的相互作用进行了研究。PPR-SMR1是包含SMR结构域的 pentatricopeptide repeat（PPR）蛋白,Zm-mCSF1 是包含 CRM 结构域的蛋白,两者均定位于线粒体中。它们的功能缺失突变体都严重阻碍了玉米的胚胎发生和胚乳发育。功能分析表明,PPR-SMR1是线粒体中NADH脱氢酶1（NADH dehydrogenase1,nad1）的内含子1～4、nad2的内含子1～4、nad4的内含子1～3、nad5的内含子1、3、4、nad7的内含子2以及rps3单内含子的剪接所必需的;而Zm-mCSF1则是线粒体nad2的内含子2和3、nad5的内含子1和2、nad7的内含子3以及ccmFC单内含子的剪接所必需的。其中,nad2内含子2和3以及nad5内含子1是同时依赖于PPR-SMR1和Zm-mCSF1的内含子。蛋白质相互作用分析表明PPR-SMR1可以与Zm-mCSF1相互作用。以上结果表明,一种新型的剪接因子PPR-SMR1在玉米线粒体中参与多个Ⅱ类内含子的剪接,其与Zm-mCSF1之间的蛋白-蛋白相互作用可能会形成大分子剪接复合体。在植物中,细胞器Ⅱ类内含子的剪接需要许多细胞核编码的反式因子的参与。但是,这些反式因子是如何行使功能的目前还不是很清楚。本论文研究了 PPR蛋白PPR14在线粒体中的功能以及它与其它剪接因子的相互作用。PPR14的功能缺失突变严重阻碍了胚和胚乳的发育,导致emp的表型。PPR14是线粒体中nad2内含子3、nad7内含子1和2的剪接所必需的。nad2和nad7转录本的缺失破坏了线粒体复合物Ⅰ的组装和NADH脱氢酶活性,同时伴随着其他线粒体复合物水平的升高和交替氧化酶蛋白表达的提高。由于PPR14的功能与PPR-SMR1和Zm-mCSF1蛋白的功能有重叠,所以检测了它们之间的相互作用,结果发现PPR14与PPR-SMR1和Zm-mCSF1存在互作,表明这三种蛋白可能形成一个复合体。由于线粒体和叶绿体中的PPR蛋白和含CRM结构域的蛋白含有许多成员,因此,在植物细胞器中,Ⅱ类内含子的剪接可能是由包含不同PPR蛋白和CRM蛋白的动态复合体介导的。在陆生植物中,胞苷（C）→尿苷（U）的RNA编辑是细胞器转录本十分重要的转录后加工方式,被认为是通过对基因突变的修复来恢复功能蛋白的编码。PPR蛋白在C→U的RNA编辑过程中发挥着非常重要的作用。然而,由于PPR蛋白的数量众多,许多PPR蛋白的生物学功能仍有待确定。通过对玉米small kernel4（smk4）突变体进行遗传学和分子生物学分析,我们克隆了Smk4基因,并揭示了 SMK4的分子功能及其在玉米生长发育中的作用。Smk4的功能缺失突变阻碍了植物的生长发育,导致植株矮小、晚花以及小籽粒的表型。Smk4编码了一个E亚类的PPR蛋白,亚细胞定位分析表明该蛋白定位于线粒体中。在smk4中,线粒体cox1转录本第1489位点（cox1-1489）的C→U编辑消失,这导致Cox1蛋白第497位的氨基酸从丝氨酸变为脯氨酸。Cox1是线粒体复合物Ⅳ的重要组分,Blue Native（BN）-胶活性染色表明,smk4突变体中复合物Ⅳ的活性相对于野生型明显降低,并且交替氧化酶（AOX）的表达显著升高。以上结果表明,SMK4参与cox1-1489的C→U编辑,该位点的编辑对线粒体生物发生和玉米生长发育起着重要作用。与之前报道的小籽粒突变体不同的是,纯合的smk4突变体植株可以发育至生殖生长阶段,并产生可育的小籽粒。