水稻产量主要由单位面积穗数、每穗颖花数、结实率、千粒重等因素组成。在研究高产栽培技术的同时,研究与产量性状相关基因的作用对如何提升水稻的生产潜力,突破现阶段产量提高的困境有重要的指导意义。本研究聚焦一个编码转醛醇酶的TAL(transaldolase-like)基因,通过高产品种武运粳7号及其TAL的干扰型(低表达)和过表达型株系的比较分析,结合其对栽插密度、氮肥施用量和CO2浓度等环境因子的响应鉴定,以期了解TAL基因对水稻产量的调控机理和潜力,为寻求最佳栽培措施和产量最大化提供理论依据。主要研究结果如下:1.产量及其构成因素方面大田试验中,高密度处理的产量和穗数都大于低密度处理,低密度处理每穗颖花数大于高密度处理;随着氮肥施用量的增加,低密度处理下产量和穗数不断增加,高密度处理下产量和穗数先增加后减少;随着TAL表达水平的增加,结实率在低氮(N0、N10)处理时不断增加,在高氮(N20、N30)处理时,TAL表达水平的变化使结实率降低;随着TAL表达水平的增加,产量、每穗颖花数和千粒重都不断增加。盆栽试验中,随着氮肥施用量的增加,干扰型和野生型的产量先增加后减少,过表达型不断增加,三个品系的穗数都不断增加,每穗颖花数也都先增加后减少;随着TAL表达水平的增加,结实率在低氮(N0、N5)处理时不断增加,在较高氮(N10、N15)处理时,TAL表达水平的变化使结实率降低;TAL表达水平的变化使产量和穗数减少,但在高氮(N15)处理时,TAL表达水平的增加使产量和穗数增加;随着TAL表达水平的增加,每穗颖花数和千粒重不断增加。2.物质生产方面大田试验中,高密度处理的抽穗和成熟期物质生产量都大于低密度处理;随着氮肥施用量的增加,抽穗和成熟期物质生产量在低密度时不断增加,在高密度时先增加后减少;在抽穗期时,TAL表达水平的变化使物质生产量减少,在成熟期时,物质生产量随着TAL表达水平的增加而增加。盆栽试验中,随着氮肥施用量的增加,抽穗期干物重呈先增加后减少的趋势,成熟期干物重则不断增加;在低氮(N0、N5)处理时,TAL表达水平的变化使抽穗期干物重降低,随着T4L基因表达水平的增加,抽穗期干物重在较高氮(N10、N15)处理时不断增加。培养箱试验中,高CO2浓度处理的干物重都大于低CO2浓度处理;随着施氮量的增加,干扰型、野生型和过表达型干物重都呈不断增加的趋势;随着TAL表达水平的增加,干物重不断增加。3.转录组分析方面TAL基因参与碳氮代谢过程,TAL基因表达水平的改变使CO2和氮素变化造成的差异有更温和的变化,且在低氮但碳积累充足时,TAL基因表达水平的变化对水稻的影响较小;对磷酸戊糖途径、分蘖和激素(赤霉素、细胞分裂素和吲哚乙酸)相关的基因而言,受C02浓度影响造成的变化幅度最大,其次是施氮水平的影响,TAL基因表达水平本身的影响略低于施氮水平的影响。