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与C3植物相比,玉米等C4植物在高光强、高温和干旱条件下具有更高的光合能力和产量以及更强的适应性。PEPC是C4植物光合碳同化途径的第一个关键酶,许多研究者将C4植物的PEPC基因转入C3植物,希望改变C3植物的光合途径,从而提高其在高光强、高温和干旱环境下的生产能力,然而这类转化并没有达到预期目的(Fμkayama et al.2006; Weber et al.2010)。那么,PEPC活性改变对其他光合相关指标有怎样的影响?光强对PEPC活性具有调节作用(郭丽丽2013),而天冬氨酸(L-Asp)是PEPC催化活性的变构抑制剂,本试验利用光强和L-Asp处理玉米幼苗,调节PEPC活性,研究PEPC活性变化对其他C4酶活性及其基因表达、光合速率、反射光谱、荧光动力学参数、叶绿体超微结构的影响,探讨PEPC活性在C4光合途径中的作用,为揭示C4光合途径形成机制以及利用转基因技术改造C3作物的光合途径,从而提高C3作物在高光强、高温和干旱环境下的产量潜力提供参考。研究结果如下：1.水培玉米幼苗最适营养液为1/5Hoagland营养液；抑制玉米PEPC活性最适L-Asp浓度为270m/L到290mg/L之间。2.随光强升高,玉米幼苗叶片PEPC、PPDK、NADP-MDH、NADP-ME活性均升高;L-Asp处理后各光强下生长的玉米幼苗叶片PEPC活性下降均在80%以上,而PPDK、 NADP-MDH、NADP-ME活性也均有不同程度下降。3. L-Asp处理后,玉米幼苗叶片PEPC基因的表达量随着时间的增加先上调再下调,即3h时上调,6h后下调,且下调幅度逐渐增大。PPDK、NADP-MDH、NADP-ME基因表达量的变化趋势与PEPC基因基本一致,但变化幅度不同。4.随光强升高,玉米幼苗叶片Pn、Gs、Tr、PS Ⅱ和SOD的活性先升高后略下降,Ci、光的反射率、活性氧产生速率和丙二醛含量先下降后升高。L-Asp处理后各光强下Pn、Gs、Tr、PS Ⅱ和SOD活性均大幅降低,Ci、光的反射率、活性氧产生速率和丙二醛含量均显著升高。5.随光强升高,玉米叶片解剖结构发生明显变化,叶肉细胞叶绿体基粒更发达,基粒片层排列更紧密。L-Asp处理后,叶绿体形态变化不大,但基粒片层排列变得松散,不再整齐有序,脂质球有增多现象。综上,光强和L-Asp处理可改变PEPC活性,光强增加使PEPC活性升高,L-Asp处理使PEPC活性下降。PEPC活性升高,叶肉细胞叶绿体基粒变得更发达,PPDK、NADP-MDH、NADP-ME酶活性、Pn、PS Ⅱ活性、SOD活性也随之增加；PEPC活性下降,叶肉细胞叶绿体基粒片层排列松散,PPDK、NADP-MDH、NADP-ME酶活性、Pn、PS Ⅱ活性、SOD活性也随之降低。PEPC活性对玉米光合具有重要调节作用。