黄花斑叶突变体被认为是研究叶绿体与环境因子相互作用的好材料，因为在同一遗传背景下，叶片不同部位随环境条件可以左右叶绿体的正常功能。目前，黄花斑叶形成的机制主要来自于对二个核基因的研究，即位于叶绿体上的类似于线粒体的交替氧化酶和位于类囊体膜上FtsH金属蛋白酶。前者可能是一个八氢番茄红素脱氢酶的耦联因子，具有参与类胡萝卜素合成，调节叶绿体的呼吸和防御强光引起的氧化胁迫的功能。后者是降解遭受光破坏D1蛋白和未组装到复合体上的光合膜蛋白所必需的。我们最近分离了一个新的引起黄化斑叶隐性基因gip1/thf1。它是由单拷贝核基因编码的在光合放氧生物中高度保守的未知蛋白质。本项目通过研究GIP1表达水平与光信号转导途径的关系,GIP1防御光破坏的机理以及鉴定与GIP1相互作用的蛋白，更好地理解核基因在时空上调控叶绿体发育及其光合作用的分子机理，揭示细胞在各种环境胁迫下的生存策略。

本项目着重研究了高度保守在所有光合生物中功能未知的Thylakoid Formation 1 (THF1)蛋白的功能与作用机理。首先，我们针对thf1突变体叶绿体发育缺陷或者缓慢的表型，研究了叶绿素合成途径、叶绿体的超微结构以及光合特性等指标。结果显示，在thf1突变体黄化幼苗中，叶绿素前体原叶绿素酸酯（Pchlide）和其还原酶（POR）的含量大量减少，部分质体中缺少原片层体（PLB）；δ-氨基乙酰丙酸（ALA）饲喂实验结果显示thf1突变体中异常质体的Pchlide合成途径与野生型没有明显的差异。其次，为了研究THF1的作用机理，我们制备了特异性抗体。通过免疫共沉淀的方法，分离得到与THF1相互作用的蛋白PsbS。蛋白定位实验结果显示THF1与PsbS均可以定位在LHCII的三体中，表明THF1蛋白可能在光能吸收与光保护中起着动态调控的作用。最后，我们通过遗传学的方法证明了FtsH蛋白水解酶位于THF1的下游。Western blot检测也发现thf1突变体中FtsH蛋白复合体的稳定性比野生型差。本研究结果为我们了解THF1的功能与作用机理奠定了良好的基础。