本研究利用C₃植物、C₄植物、旱稻与稗草等的杂交后代的材料，进行光合速率的测定，进一步分析植株在光能吸收传递、气孔调节、羧化反应等生理特性，研究高光效的生理机制。主要结果如下： 1．对C₃、C₄植物的光合速率进行了系统的比较，明确C₄植物在光合速率的优势。各个时期C₄植物的光合速率的平均值均高于C₃植物，各个时期C₄植物表现出的光合速率的优势随着植株的衰老而降低，在生长旺盛期，C₄植物的光合速率的优势达到30％以上。C₃、C₄植物都是一个分类群体，其光合速率的表现也存在很大的差异，如长芒稗等就表现绝对高的光合速率，而同样条件下水稗（C₄植物）的光合速率的优势不明显。环境胁迫影响植物的光合作用，从而影响到光合速率的表达。 2．PEPCase是C₄植物固定CO₂的关键酶，RuBPCase是植物同化CO₂的关键酶。C₄植物中的PEPCase活性和RuBPCase活性显著高于C₃植物，并且C₄植物中PEPCase／RuBPCase显著高于C₃植物。C₄植物固定、同化CO₂能力强，其中以长芒稗、高粱为最优。 3．气孔特性调节光合作用效率，气孔特性的改善对光合作用的提高有至关重要的影响。C₄植物长芒稗、玉米等气孔较大，但单位面积气孔数少，水稻及其杂交后代的气孔器大小显著小于C₄植物，而YGFL的气孔器大小略大于其母本。杂交后代的气孔密度有超亲特性，不同程度的高于各亲本。 选择光合性能优势突出的C₄植物材料（如长芒稗、高粱等），用于转基因或传统育种来改良我国旱稻或水稻，有效改善旱稻或水稻的光合生理特性，提高光合速率。