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摘要锰是植物生长发育过程中必需的微量元素之一，叶绿体中的锰参与光合膜上放氧复合体的形成，缺锰影响光合系统PSII蛋白复合体的组装和光合作用。为了研究植物叶绿体中锰的利用机制，本课题组前期构建nrampl背景的EMS化学诱变库，筛选并获得一系列缺锰依赖的新叶黄化突变体，本研究对其中的一株缺锰新叶黄化的突变体mdg4nramp1(mdg4，Mn-dependent defective growth4)为实验材料，在基因克隆、生理和分子机制方面作进一步的研究，试验结果如下:<br>　　(1)缺锰时mdg4nramp1突变体新叶黄化，该表型依赖于外源锰的供应，缺铁、缺锌缺铜和加镉时mdg4nramp1突变体与nramp1的叶色袁型无明显差异，该结果说明mdg4nramp1缺锰依赖的新叶黄化具有一定的特异性。采用电镜技术对mdg4nramp1进行叶绿体结构的观察，结果显示缺锰时mdg4nramp1叶绿体和类囊体结构有严重缺陷。ICP-MS测定锰的含量发现缺锰不影响mdg4nramp1突变体的新生叶片锰的积累。但是严重干扰mdg4nramp1突变体新生叶片的叶绿体发育和光合膜结构。<br>　　(2)缺锰时突变体mdg4nramp1新叶黄化袁型受一个隐性单基因控制，MDG4编码定位于细胞质和细胞核的TPR家族蛋白RECl，对pMDG4∶∶GUS转基因植株作GUS染色发现MDG4主要在光合作用旺盛的组织表达，qRT-PCR结果显示在mdg4突变体和缺锰时加G4基因的表达下调。<br>　　(3)水培条件下，mdg4突变体中光合色素含量下降:缺锰时mdg4nramp1突变体的新生叶失绿黄化，叶绿体中锰含量略微下降。通过BN-PAGE分析类囊体膜上蛋白复合体的变化，并结合Westernblotting技术检测单个蛋白的变化，结果显示叶片光合膜上的PSII复合体丰度降低，其中类囊体上外周蛋白D1、CP43和PsbP的蛋白丰度下降最显著。<br>　　综上所述，TPR家族蛋白MDG4调控拟南芥叶绿体内锰利用和PSII复合体组装过程。