水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,我国的人口数量和粮食生产量、消费量均居世界首位。近年来由于可利用土地资源的不断减少,自然灾害和极端天气频发等客观因素,迫切要求进一步提高水稻单产。提高单位叶面积光合效率被认为是作物增产的重要途径,而提高光合效率的关键不在于光反应过程,而在于C02转运和固定的过程及其调控。前人的研究集中于这两个过程中的单个基因对于光合效率的作用,取得一些有价值的结果。本论文基于前人关于ictB, FBP/SBPase和SBPase的转基因研究可以提高光合效率的研究结论,利用多基因转化技术将来自于蓝藻的两个与C02转运和固定的相关基因ictB和FBP/SBPase共转化籼稻9311(Oryza sativa L.ssp.indica),以期它们能被安装到碳转运途径和固定的生化反应过程中,从而从整体上提高碳转运和羧化效率。分子检测选取T5-T7代纯合的株系进行光合生理生化、叶形态解剖结构分析。结果说明了ICTB和FBP/SBPase在碳转运和固定中起到了协同互作的作用,共同促进了光合生理生化各项指标的提高。所获得的主要结果如下：1.从蓝藻中获得ictB和FBP/SBPase编码基因的全长cDNA,分别构建了含有35S CaMV和nos终止子序列的过表达单基因、双基因以及空载体的pAMBIA1301,利用农杆菌介导的方法转入9311,得到56个T0代。通过潮霉素、分子检测和田间性状观察筛选纯合株系,得到双基因(ICTB+FBP/SBPase)、单基因ICTB,单基因FBP/SBPase和空载体四个组共计14个纯合株系和野生型。检测表明每个基因单拷贝插入基因组并表达出正确大小的蛋白质。2.田间光合生理生化检测结果表明转基因株系的叶肉细胞导度(gm)和净光合效率(Pn)分别比野生型高出10.5-36.8%和13.5-34.6%。Pn-Ci响应曲线表明当Ci值大于200μmOl CO2 mol-1时转基因株系和野生型的P。值才表现出显著差异,在ICTB,FS,ICTB+FS三个组中的P。值变化范围分别是31.3-31.9(平均值31.6±0.16),33.4-34.5(平均值34.1±0.39)和35.4-37.3μmol CO2 m-2s-1(平均值36.8±0.6),而野生型和空载体组的Pn值分别是26.6-26.8(平均值26.7±0.07)和27.3-28.3(平均值27.7±0.32)。此结果表明在CO2饱和点时,三个转基因组的P。分别比野生型高出18.4%,27.7%和37.8%。当C1超过400 μmol CO2 mol-1,Pn.值趋于稳定并在所有株系里面达到饱合,且野生型和空载体拥有差不多一致的光合能力,表明转基因组表现出较高的光合能力归因于目的基因ictB和FBP/SBPase的功能。光合能力在ICTB,FBP/SBPase和ICTB+FBP/SBPase三个组中依次增加且呈现加性效应,表明FBP/SBPase对提高光合效率的效应好于ictB.3.亚细胞定位表明ICTB无论是否携带RBCS导肽都定位于质膜中,说明其本质上就属于膜蛋白,也说明ictB在叶绿体外促进了CO2在细胞内向叶绿体内转运中发挥积极作用并提高了液相中的gm值,也印证了蛋白功能和定位的一致性。而FBP/SBPase在携带了RBCS导肽后成功导入叶绿体,达到预期目的,在Calvin循环碳固定中发挥了积极的促进作用,说明这两个作用于碳转运和固定途径中不同位点的蛋白在整体提高光合效率方面起到了协同作用。4.叶片解剖结构表明转基因株系和野生型以及空载体在叶片厚度、叶肉细胞的厚度、叶肉细胞壁的厚度、叶绿体大小、叶肉细胞单位面积叶绿体数量、Sc/Smes.胞间空隙占的比例以及其它起支撑作用的厚壁组织、维管束所占的比例等参数与野生型相比没有表现出差异。气孔分布的研究表明气孔密度和气孔指数等参数相对于野生型也没有差异,说明目的基因没有改变叶片解剖结果,且增加的光合参数gm和P。不是源自于叶片解剖结构的变化。同时由于可溶性糖含量和单位面积干重明显高于野生型和空载体对照,表明增加的光合产物没有被用于构建叶肉细胞的结构而主要作为可溶性糖积累于细胞内。5.三个转基因组的叶绿素含量与野生型相比没有显著差异,表明光能转化为化学能的能力和RuBP再生的能力都没有显著差异且对于提高gm和Pn已经足够,因此光合效率的提高主要取决于两个目的基因的生化功能而与光反应没有直接关系。6.水稻产量主要取决于三个因素：单株分蘖数,每穗籽粒数和粒重。田间产量性状统计结果表明：三个转基因组的单株有效分蘖数显著高于野生型而其它两个因素则不显著。株高在ICTB.FS和ICTB+FS三个组中依次增高且显著高于野生型,而结实率,千粒重,单穗颖花数等参数与野生型无差异。表明由于本研究技术的局限而不能全面提高各项产量性状,但还是提供了通过转化光合作用相关基因提高产量性状和潜力的遗传改良方法。综上所述,无论是转单基因ictB或者FBP/SBPase还是两个目的基因的共转化,其对于光合效率相关参数都有明显提高,且FBP/SBPase效果好于ictB,并在两基因组中呈现加性效应。说明两基因在协同促进光合效率方面起到了积极作用并改善了产量性状,为后续研究工作奠定了基础。