植物细胞中的叶绿体不仅是光合作用进行的场所,而且也是负责淀粉和油类化合物的储存、以及氨基酸、脂质和激素合成的场所,因此在植物个体生长发育中的重要性不言而喻。叶绿体在胚胎发育过程中扮演必不可少的角色,然而叶绿体参与胚胎发育的调控机制并不清楚。本研究表明,拟南芥中核基因编码的叶绿体蛋白RNJ(核糖核酸酶J,RNase J)通过控制叶绿体的形成从而在胚胎发育过程中发挥重要作用。我们发现真核生物中RNJ 是一类植物特异且保守的核糖核酸酶,拟南芥中RNJ 基因在绿色组织和生殖器官中广泛表达且受到光照的强烈诱导。在杂合突变体的成熟角果中存在约25％的白化胚珠,通过透明技术发现败育胚胎在转换期后开始出现形态异常；遗传互补实验进一步证明,突变体中种子败育的表型是由AtRNJ 基因的缺失所导致。超微结构显示,在rnj 的胚胎细胞中叶绿体不能形成堆叠良好的类囊体结构,表明RNJ 基因的缺失导致叶绿体结构和功能受到损害,由此胚胎发育受到影响,最终形成败育的种子。通过荧光分子标记的检测,我们发现rnj 突变体异常胚胎中STM,FIL,ML1 和SCR 基因的表达模式均出现了不同程度的改变,而胚根区域中WOX5 基因的表达模式与野生型相似,表明AtRNJ 基因在胚胎发育过程中对于顶端分生组织、子叶原基、表皮层原和胚胎内层细胞的分化和形成起着重要的作用,但是并不参与胚根中静止中心的发生。对PIN1 和DR5 融合蛋白的荧光检测表明,突变体胚胎中生长素的运输和响应也出现了混乱。综上所述,我们认为AtRNJ 基因可能通过控制叶绿体发育来调节胚胎器官原基的发生和模式建成。这一研究有助于人们进一步揭示叶绿体作为一种重要的细胞器在植物个体发育的早期阶段—胚胎发生过程中的生物学功能。