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弱光是目前制约设施生产的重要因素。研究表明弱光逆境不仅会引起植物叶绿素含量的变化,而且影响光合速率、光合产物的运输与分配,进而影响植物的生长发育。转基因技术具有其独特的优势,是国际上公认的改良作物农艺性状的可行技术,且在提高作物光合速率方面已取得一定进展,但弱光性状是多基因控制的数量性状,利用转化色素合成关键基因提高作物光合速率及耐弱光性的报道迄今少见。本研究通过分析叶绿素和类胡萝卜素的合成途径,从拟南芥中克隆叶绿素合成初期的关键基因谷氨酰-tRNA还原酶基因(AtHEMA1)、催化叶绿素b合成的关键基因叶绿素酸酯a氧化酶基因(AtCAO);并构建了含番茄牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸合成酶基因(LeGGPS2)的双元表达载体pVCT2295,含AtCAO、AtHEMA1基因的双元表达载体pVCT2299;通过农杆菌介导法将LeGGPS2基因、AtCAO与AtHEMA1基因转入烟草。对转基因烟草植株进行弱光处理后,分析导入基因对烟草光合色素含量、光合速率、光合产物及植株生长发育的影响。主要结果如下：1.构建了含LeGGPS2基因的双元表达载体pVCT2295,并成功转化烟草将从番茄品种Ailsa Craig (Solanwn lycopersicon L. cv. Ailsa Craig)中克隆的LeGGPS2基因插入到载体pVCT2024中,构建了含有LeGGPS2等基因的双元载体pVCT2295,经农杆菌介导转化烟草。对Kan抗性烟草植株进行PCR鉴定、荧光检测,证明获得了整合有Pnos-nptⅡ、35S-LeGGPS2和35S-GFP外源基因的转基因烟草植株9株。2. LeGGPS2基因增强了弱光下烟草的光合性能,且增加了生物量积累弱光处理后,转基因烟草株系TG1、TG2的类胡萝卜素含量、叶绿素含量、光合速率均比野生烟草增加,达到了差异显著性水平,可见转入LeGGPS2基因可提高烟草弱光下的光合性能。另外,转基因烟草的叶面积增长量、单位叶面积重量、总干重、根冠干重比,均比野生烟草高,证明转入该基因可提高烟草的生物量积累并促进其向根部的分配。3.克隆了AtCAO与AtHEMA1基因参照GenBank中公布的拟南芥叶绿素酸酯a加氧酶(AtCAO)、谷氨酰tRNA还原酶(AtHEMAl)基因序列,设计特异PCR引物,采用PrimStar HS DNA聚合酶从拟南芥(Arabidopsis thaliana L. Ecotype Columbia) gDNA中扩增目的片段,分别TA克隆进T-载体pMD18-T和pMD19-T,构成载体pVCT1263、pVCT1298。测序结果显示与网上公布序列一致,表明成功克隆了AtCAO与AtHEMA1基因。4.成功获得了分别含AtCAO基因、AtHEMA1基因的植物表达载体pVCT2296和pVCT2298将克隆的AtCAO基因插入到载体pVCT2100中,构建含有nptⅡ AtCAO基因的表达载体pVCT2296;将克隆的AtHEMA1基因插入到载体pVCT2101中,构建含有npⅡ、AtHEMA1基因的表达载体pVCT2298;通过PCR和酶切鉴定,证明载体pVCT2296、pVCT2298构建成功。5.获得了含AtCAO与AtHEMAl基因的植物表达载体pVCT2299并成功转化烟草将克隆的AtCAO基因插入到载体pVCT2298中,构建了含有nptⅡ、AtCAO, AtHEMA1基因的表达载体pVCT2299,并经过农杆菌介导转化烟草,对Kan抗性烟草植株进行PCR鉴定,证明获得了整合有nptⅡ、AtCAO、AtHEMA1外源基因的转基因烟草植株24株。进一步对选取的转基因烟草株系TL1、TL2进行Southern杂交,证实获得了含单拷贝基因的烟草植株。6.转AtCAO和AtHEMA1双价基因不仅促进烟草叶绿素b合成,且促进生长发育,显示出能增强烟草的耐弱光性弱光下转基因烟草相比野生烟草,叶绿素总量增加不显著,但叶绿素b含量增加16%～17%,叶绿素a/b比值降低9%-12%,光合作用增强42%～65%,均达到差异显著水平,而且生长发育比野生烟草快。