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植物小分子热激蛋白与其他生物中的小分子热激蛋白相比是最丰富多样的。植物小分子热激蛋白对各种环境胁迫如热、冷等都能发生应答反应，从而增强植物的抗逆性。研究表明植物小分子热激蛋白不仅在植物抵抗热胁迫中发挥作用，也参与其它环境胁迫条件下的细胞保护，而且在植物生长发育过程中也发挥重要作用。HSP21是拟南芥中唯一一个叶绿体小分子热激蛋白。一系列的生理生化分析和转基因研究表明HSP21在保护光合作用免受热胁迫伤害中发挥重要作用，但是HSP21参与热胁迫条件下光合功能保护的分子机制至今未知。本文以HSP21蛋白缺失的拟南芥突变体hsp21为对象研究HSP21参与热胁追条件下光合功能保护的分子机制，并得到以下结果: hsp21突变体在幼苗早期表现出明显的热敏感表型，在30℃高温条件下生长子叶呈象牙白表型，叶绿体发育和结构功能严重受损，参与能量传递和转化的光系统Ⅰ和光系统Ⅱ的活性显著下降，类囊体膜复合物关键亚基的含量较野生型有不同程度的降低。进一步研究表明hsp21突变体光合功能的降低是由于叶绿体编码基因表达下降引起的。叶绿体编码基因表达分析表明热胁迫条件下hsp21突变体中叶绿体编码的RNA聚合酶(PEP)依赖基因的转录本表达量明显降低，PEP的转录活性显著低于野生型。这些结果表明HSP21的缺失影响到了PEP的转录活性。 为了更好地分析热胁迫条件下HSP21影响PEP转录活性的机理，我们用免疫亲和层析筛选HSP21在体内的相互作用蛋白。质谱鉴定pTAC5是可能的HSP21在体内的相互作用蛋白;双分子荧光互补和免疫共沉淀实验也证实HSP21确实和pTAC5在体内能够相互作用。为了研究pTAC5的功能，我们构建了pTAC5 RNAi植株，pTAC5 RNAi植株在高温下的表型和hsp21突变体类似，表明HSP21和pTAC5共同参与热胁迫条件下PEP转录活性的维持。BN-PAGE和甘油密度梯度离心研究表明HSP21和pTAC5是PEP转录复合物的调节组分。为了进一步分析HSP21和pTAC5如何调节PEP转录活性，我们用叶绿体染色质免疫共沉淀cpChIP分析了HSP21和pTAC5与叶绿体基因的结合，结果表明 HSP21和pTAC5可以结合在PEP依赖基因上，以温度和光诱导的形式参与PEP转录活性的调节。 本论文阐明了拟南芥叶绿体小分子热激蛋白HSP21在热胁迫条件下通过调节PEP转录活性参与叶绿体发育的机制，拓展了叶绿体小分子热激蛋白的功能，也为理解植物的高温环境适应机制提供了新的理论依据。