类胡萝卜素(carotenoid)是自然界中广泛存在的一类天然产物的总称。从分子结构上看，它们是由8个异戊二烯基本单位构成的碳氢化合物。根据结构上面的差异，类胡萝卜素可以分为两类：仅含有碳原子与氢原子的胡萝卜素(carotene)和胡萝卜素的氧化衍生物，叶黄素(xanthophyll)。在植物中含量最多的类胡萝卜素是叶黄质(lutein)、一种含有两个羟基的叶黄素，含量大约占类胡萝卜素总量的一半。Lutein主要位于光合系统的捕光复合体Ⅰ，Ⅱ(LHCI，Ⅱ)以及小型捕光天线CP29，CP26和CP24内，少量存在于光合系统Ⅱ(PSⅡ)复合体的CP43与CP47亚基。Lutein的功能包括以下几个方面：作为吸收、传递光能的辅助色素；维持光合系统蛋白复合体的稳定以及强光等逆境条件下的保护功能。　　目前为止，仅有少数lutein合成相关基因在作物中被克隆并功能鉴定。因此，为了更清楚地阐明这一重要光合色素的合成途径，通过反向遗传学的方法，在水稻基因组中找到了一个细胞色素P450基因，CYP97A4，编码一个类胡萝卜素β-环羟化酶，参与lutein的生物合成。器官水平表达分析结果表明，该基因在地上组织中(叶，叶鞘，茎，小穗)表达量较高，在根部表达量要明显低于上述地上各个组织。细胞器水平的分析表明CYP97A4蛋白特异性地定位于叶绿体中。因此，可以认为CYP97A4在绿色器官的细胞内叶绿体中发挥功能。进一步对该基因的三个T-DNA插入突变体的研究表明，与对照组相比，尽管Ch1 a/b数值没有差异，但是lutein的含量分别减少了12-24％，而作为lutein合成前体的α-carotene含量显著增加。因为α-carotene的增加和lutein的减少都会影响植物的防御能力，因而当在强光胁迫条件下，突变体比对照组表现出更强的敏感性，叶片更容易发生光破坏。NBT染色结果显示突变体叶片颜色较对照组深，表明积累的超氧化物含量高于野生型叶片。综合这些实验数据，由于CYP97A4突变之后，造成了lutein合成能力降低，导致了底物α-carotene的累积。由于二者含量的变化，共同导致水稻叶片光合系统产生更多的活性氧物质，从而引起了光敏感的表型。　　对CYP97A4基因功能的研究，为解释水稻光破坏防御机制提供了理论支持，也为分子育种改良提供了有潜在应用价值的基因专利。