CO₂浓缩机制（CO₂ concentrating mechanisms,CCMs）是一些光合生物适应当今大气低浓度CO₂环境而进化产生的一种提高碳同化效率的机制。蓝细菌、一些真核藻类和C₄植物等利用CCMs提高了光合效率,增强了它们的环境适应能力。随着人口增长,全球粮食需求将会越来越大,因此需要提高全球作物产量,而增强作物光合作用被认为是实现这一目标的一种有效手段。包括水稻、小麦和马铃薯在内的多种粮食作物都是C₃植物,研究发现这些C₃作物的光合碳同化效率还有很大的提升潜力,因此,将CCMs转入C₃作物被视为增加粮食产量的一种潜在途径。植物光合作用发生的主要场所是叶绿体,而叶绿体基因组又含有许多光合系统相关基因,因此,直接对叶绿体基因组进行遗传改造对于研究光合系统来说具有重要作用。烟草也是一种C₃植物,因其遗传转化体系（包括核转化和叶绿体转化体系）成熟,所以常作为研究光合系统的植物平台。在真核绿藻莱茵衣藻（Chlamydomonas reinhardtii）的CCM中,蛋白核起着核心作用,定位于蛋白核中的EPYC1蛋白能与Rubisco相互作用,它们之间的耦联为蛋白核的形成所必须。在本实验中我们选择以烟草作为实验对象,通过叶绿体转化的方式使EPYC1蛋白在烟草叶绿体中积累,以研究EPYC1蛋白对烟草光合碳同化效率的影响,并期望提高烟草生物量。本实验得到以下结果:1.烟草转质体植株的获得及检测以烟草（Nicotiana tabacum cv.Petite Havana）作为实验材料,通过基因枪轰击法进行烟草质体转化先后成功地获得了两种转质体烟草植株Nt-p WB1和Nt-p WB24。对转质体烟草Nt-p WB1进行测序后,结果显示EPYC1基因内部发生重组。主要原因是EPYC1基因内部有部分序列同源性极高,而质体中基因的重组效率又比较高,使得这部分序列发生重组敲除了两者之间的DNA序列。因此,我们对EPYC1基因进行了序列优化,利用密码子的简并性调整了基因内部的重复序列降低其同源性,以减少基因在质体内部重组的概率,并且我们在基因的末端加上了FLAG标签的核酸序列以便于后续的蛋白检测。利用优化后的EPYC1基因我们得到了转质体烟草Nt-p WB24。2.EPYC1基因在质体内表达的检测通过Northern blot我们检测了转质体植株Nt-p WB1和Nt-p WB24中EPYC1基因的转录情况,结果发现转质体植株Nt-p WB1中有较短的EPYC1-m RNA产生,这可能是EPYC1基因重组后的转录产物。而在转质体植株Nt-p WB24中检测到了EPYC1基因正常大小转录物的大量积累。此外,转质体植物的蛋白积累水平也通过Western blot进行了检测,转质体植株Nt-p WB1中由于发生重组,没有检测到EPYC1蛋白,转质体植株Nt-p WB24中产生了完整的EPYC1-3×flag蛋白。我们也进行了Native-PAGE检测,但其结果并不能确定EPYC1蛋白与与烟草Rubisco是否发生相互作用。3.转质体植株的生理指标的测量转质体烟草植株Nt-p WB1与野生型生长状况一致,没有出现明显的表型,植株的最大净光合速率没有显著差异。而转质体植株Nt-p WB24虽然也没有出现明显表型,但是其最大净光合速率显著提高。