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绿色植物绝大部分干物质来源于光合作用,C4光合作物相较于C3光合作物具有产量高50-100%,水分利用率高一倍以及氮素利用率高三大优势。利用合成生物学和系统/整合生物学将C3作物水稻改造成具有C4循环的C4水稻,具有极大的提升光合效率,进而提升产量的潜力。与C3光合作用相比,C4光合作用最明显的特征是光合反应发生在叶肉细胞、维管束鞘细胞组成的二类细胞系统中。因此构建C4水稻的必要前提是在水稻中构建出具有类C4解剖学结构的叶片。寻找、鉴定与类C4解剖学结构形成有关的基因具有重要生物学理论和生产意义。转录因子能够在转录水平以及转录后水平上调控基因表达,对植物发育控制、诱导防御和应激反应产生调控。C4植物是由C3植物进化而来,C4植物的转录因子也随之产生进化。C4植物的转录因子通过调节靶基因的表达水平让植物产生适合C4光合途径发生的物理场所与反应条件。通过对C3植物与C4植物转录因子的转录组分析可以得到与C4光合途径相关的转录因子。这些转录因子很可能参与到C4光合途径建成的调控中。本论文以转录因子为研究对象,通过将玉米转录因子转入水稻中构建转基因水稻,在转基因水稻中筛选出具有类C4解剖学结构的转基因植株并选定候选基因,对其进行表达模式以及功能研究,试图找出与水稻类C4解剖学结构发育相关的转录因子,为构建C4水稻提供新的思路。本论文主要结果如下:1、对500个玉米转录因子进行分析,将其分为ARF、bHLH、GRAS、MYB等44个家族。通过Gateway系统构建了500个玉米转录因子过表达转水稻载体。2、使用农杆菌介导法对玉米转录因子转化载体进行转化,最终330个玉米转录因子得到转基因植株,占总数的66%。不同的转录因子家族之间的转化成功率存在着明显差异。转基因水稻的阳性率达到90%。3、在田间观察到一批出现表型的转基因水稻,占总体样本的22%以上。筛选出76个光合效率以及气孔导度与日本晴有明显区别的转基因水稻系,约占总体样本的23%。4、筛选出一批叶片解剖学结构发生改变的转基因水稻,得到一批与类C4解剖学结构形成相关的候选玉米转录因子,如ZmGRAS19;筛选出一批叶片维管束鞘细胞中疑似存在叶绿体的转基因水稻,得到一批调控叶绿体发育的候选玉米转录因子,如ZmGLK57。5、对筛选出来的玉米转录因子的水稻同源基因进行了过表达、CRISPR/Cas9敲除等相关载体的构建,并将其进行遗传转化。