随着人口的不断增多，全球正面临着粮食危机，唯有大幅度提高作物产量才能满足人类对粮食的需求。与C3植物相比，C4植物具有更高效的光能转换效率、水分和氮肥利用效率，所以改造现有的C3粮食作物以使其具有C4光合能力有可能大幅度提高作物产量，带来农业生产的第二次绿色革命。但到目前为止，有关C4遗传控制机理的研究还一直鲜有突破，其中一个重要原因就在于C4光合途径突变体的筛选与分析工作相对比较困难。本实验采用了一种新的C4模式植物青狐尾草（Setaria viridis），它具有株型矮小（10-15厘米左右）、生长需求简单、生长周期相对比较短和种子的产量比较大等优势。通过诱变构建突变体群体，在低CO2条件下筛选M2代群体，获得了一些可能的C4光合缺陷突变体。本论文的工作是对这些可能的C4缺陷突变体进行进一步的表型鉴定以及遗传杂交群体的构建。　　利用经γ射线诱变处理的青狐尾草繁育并收获的M1代种子，经过在低CO2培养箱种植并筛选到的有表型的M2代突变体，本实验将这些有表型的株系（共668个M2代株系）分别种植在温室正常条件下，以鉴定M3代表型是否稳定，并验证突变株系是否符合3:1的分离比。从M3代种到温室开始一直到最终收到种子期间，定期观察各突变株系表型，主要从叶形、叶色、株高、穗、叶脉等不同表型观察鉴定，最终共鉴定出10株在温室正常条件下依然有表型存在的与光合相关的突变体株系，其中有5株属于表型稳定、没有分离的纯合突变体株系，主要包括黄化、卷曲、矮小、多分蘖等表型。　　为验证鉴定出的纯合突变株系是否为C4途径丧失的突变株系，后期将鉴定出的这些表型明显的纯合突变株系放在超高CO2浓度（10000 ppm）培养箱中进行了培养，未能找到表型能够恢复的突变株系，但单从这一点还很难断定这些突变体跟C4光合是否有关系。　　针对所获得的青狐尾草突变体，利用遗传杂交手段，结合表型分析，鉴定其遗传规律。杂交实验是在鉴定出的所有纯合突变体与青狐尾草近缘种谷子的测序种（豫谷一号）之间进行的。杂交父本选取青狐尾草突变体，母本为豫谷一号，由于杂交工作相对比较困难，导致最终的杂交成功率比较低，本实验将收到的F1代种子种下去进行了杂交F1鉴定，最终通过表型比较只鉴定出两株可能属于杂交成功的F1代，这两株杂交F1有明显多分蘖的表型，这跟其父本青狐尾草突变体MCA0860-1(13)的多分蘖表型相似。其中一株的分蘖数在10个左右，而且每个分蘖都有抽穗，这是野生型豫谷一号所没有的特征（野生型豫谷一号只有一个分蘖，最终只抽一个穗），最终收获的种子产量也明显比野生型谷子种子的产量大。后期对这两株杂交F1进行了PCR验证，结果显示其跟野生型谷子和青狐尾草基因组单独PCR的结果均有差别。F2代种子已收，等待后期进一步的验证。　　谷子是一种典型的C4植物，跟青狐尾草的亲缘关系很近，而且谷子的基因组早已测序完成。因为本论文的其中一部分内容是在超高CO2条件下鉴定能够恢复表型的有可能与C4相关的青狐尾草突变体，但结果并未找到表型可以恢复的突变株系。本论文在超高CO2条件下种植C4植物谷子偶然发现：其在超高CO2条件下的生长与正常CO2条件下相比反而受到了抑制。选取两种条件下谷子相同苗期的第三片叶提取RNA用于转录组的分析，测序结果显示超高CO2条件下谷子的转录组数据与正常条件下相比在糖代谢、氧化还原反应、胁迫应激反应等方面基因有差异性表达，而这可能跟其生长受到了抑制有关。该数据结果将有助于解读C4植物对超高CO2的响应机制，为在超高CO2条件下进一步鉴定可能的C4缺陷型突变体奠定分子基础。