导　　师： 彭新湘

授予学位： 博士

作　　者： (）;

机构地区： 华南农业大学

摘　　要： 光呼吸,是植物绿色组织利用光能,吸收O2并释放CO2的过程,是C3植物仅次于光合作用的第二大代谢流。正常环境条件下,C3植物的光呼吸可消耗掉光合产物的25-30%,在逆境条件下（高温、高光、干旱等）这种损耗会更加严重。本论文在实验室前期研究的基础上通过多基因转化技术,将几个酶导入水稻叶绿体中,创建了一条新的光呼吸支路,使光呼吸产生的部分乙醇酸直接在叶绿体中完成代谢,同时释放CO2,提高叶绿体内CO2浓度,降低光呼吸,提高光合速率,最终获得高光效水稻工程植株,主要研究结果如下:1.GOC光呼吸支路在水稻中作用效果验证及GC支路构建本实验室的前期研究将Os GLO3（水稻乙醇酸氧化酶3）、Os CATC（水稻过氧化氢酶）、Os OXO3（水稻草酸氧化酶3）三个酶导入水稻叶绿体,使水稻光呼吸产生的乙醇酸在叶绿体内代谢并最终分解为CO2（GOC支路）。本论文进一步分析了GOC支路转基因水稻植株的大田种植表型。在大田条件下,相对于野生型,GOC转基因植株的净光合速率、分蘖数、穗长、穗粒数分别比野生型显著提高16-20%、15-26%、2-4%、6-15%。结实率比野生型降低12-16%。虽然转基因植株的结实率下降,但由于分蘖数、穗长、穗粒数等明显增多,最终转基因植株的单株产量比野生型提高了8-23%;生物量提高了16-27%,与此前的盆栽试验结果一致。因过去几年在拟南芥和马铃薯的研究结果显示,单转乙醇酸脱氢酶（GDH）至叶绿体将乙醇酸转化成乙醛酸即可达到接近完整光呼吸支路的效果,因此本研究构建了在叶绿体中只导入Os GLO3和Os CATC的转基因植株（简称GC支路）。对GC支路转基因植株的测定分析结果显示,GC转基因植株与野生型相比净光合速率、分蘖数、结实率、单株产量和生物量分别降低了5-14%、21-49%、10-15%、32-43%、19-36%。从而证明在水稻叶绿体中只将乙醇酸�

关 键 词： 光呼吸 构建 水稻 光合效率 产量