该研究从C<,4>植物高粱中克隆了C<,4>循环的关键酶NADP-ME基因,并运用农杆菌介导的方法将其转入C<,3>植物水稻,进而系统地研究了转NADP-ME基因水稻的光合生理的变化,为通过基因工程的手段提高水稻的光合效率提供了一定的理论基础.同时,我们还克隆了水稻的四个NADP-ME基因,并对它们的表达特征以及生理功能等进行了初步研究.在此基础上,我们从进化的角度将C<,4>植物和C<,3>植物的NADP-ME的某些特征进行了比较,以期为认识C<,4>光合途径的进化提供一定的线索.该论文的主要研究结果如下:1.利用RT-PCR结合筛选cDNA文库技术,首次分离得到了编码高粱NADP-ME基因2139bp的cDNA序列.2.利用农杆菌介导的转化系统将其高粱C4型NADP-ME基因转入水稻品种农垦58N,经Southern杂交、Northern杂交和酶活性检测表明,高粱C<,4>型NADP-ME可以在水稻中有效表达,酶活性可被提高1-7倍.对转基因水稻进行光合生理检测表明,转NADP-ME基因水稻CO<,2>交换特征没有明显改变,但是在中午强光条件下光抑制加剧.3.为了进一步研究NADP-ME的表达与光抑制、光氧化等光破坏之间的关系.我们以T<,1>代转NADP-ME基因水稻为材料,研究了NADP-ME的表达与活性氧分子代谢的关系.结果表明:在由弱光转变为强光条件下生长的光胁迫处理过程中,与对照植株相比,转基因水稻更容易遭受光氧化生理伤害.并且随着光氧化伤害的加剧,转NADP-ME基因水稻比对照积累了更多的活性氧分子O<,2><->和H<,2>O<,2>,但是两者丙二醛(MDA)积累的差别并不明显.4.根据发表的水稻基因组序列信息,对水稻的NADP-ME家族进行了研究.结果表明:某些特定的胁迫处理能够增强两个启动子的表达活性.根据作者掌握的资料,这可能是首次对C<,3>植物NADP-ME家族所有成员进行全面地报道.