作为植物光合作用的底物，大气CO2浓度的升高会促进C3作物叶片的光合作用并提高产量，但不同基因型水稻对CO2浓度升高的响应存在较大差异，产量增幅在10％-40％。近些年中国FACE研究发现，高、低应答水稻品种响应差异根本在于C、N协同过程。已有研究表明主要是穗库、蒸腾拉力、根系活力以及N素的吸收固定在FACE下的响应不同，然而没有关于高浓度CO2下低应答叶片光合产物转运能力是否受限的研究。完善低应答品种响应机制的内容，并基于已有结果提出有效改造低应答水稻品种实现高增产常态化的途径，具有重要的理论和实践意义。本工作利用中国FACE(Free Air Carbon-dioxide Enrichment)试验平台，以再协调低应答水稻C、N代谢为切入点，首先对CO2浓度升高条件下低应答水稻光合同化物的转运能力是否受N浓度限制进行探究，然后尝试通过喷施激素和基因改造系统性的提高低应答品种的FACE增产效应，以充分利用未来高浓度CO2下水稻增产的潜力，为维护我国中长期的粮食安全提供理论基础和技术支持。本工作的主要研究结果如下：　　通过剪叶处理来探究低应答水稻光合产物是否受限，结果表明，高浓度CO2下低应答水稻叶片中光合产物转运能力受到限制，由于N素吸收和利用率的降低导致叶片N含量下降，进而下调光合速率，即使增大库源比也未能有效改善这种下调。试验中不同低应答水稻在FACE条件下对减源处理的响应程度不同，可能是与源库类型有关。　　增大穗库的试验结果表明，喷施细胞分裂素(6-BA)可以提高低应答水稻对CO2浓度升高的响应，使其每穗颖花数增加，光合速率提高，最终提高增产幅度。通过分析发现，WYJ和NG9108在FACE条件比对照条件分别增产15％和14％，且增产幅度高于未喷施条件下。WYJ每穗二次枝梗颖花现存数比未喷施情况下显著增加，退化率降低，每穗颖花现存数显著增加;NG9108的每穗颖花数虽无显著变化，但是FACE条件下的结实率显著提高。FACE条件下喷施6-BA后，抽穗期WYJ剑叶光合速率较未喷施处理的显著增加，NG9108稍有增加，穗部N含量也有相似的响应趋势。　　提高低应答水稻蒸腾拉力的试验结果表明，过表达气孔型钾通道基因ZmK2.1和OsKAT3提高K+通道的活性，能够提升低应答水稻对CO2浓度升高的响应能力。通过分析发现，FACE条件下过表达株系平均增产30％以上;叶片中的N、K含量比相同条件下野生型高;气孔导度、蒸腾速率以及Rubisco酶含量和活性均显著提高，并有效缓解光合下调。　　增大根系的试验结果表明，过表达AP2/乙烯响应因子ERF3基因提高根系活力，能够显著提升高浓度CO2条件下低应答水稻的增产幅度。过表达株系每穗颖花数和千粒重比野生型显著增加，叶片中C、N能够协同代谢，逃脱光合下调，但过表达株系单位面积穗数和结实率显著降低，产量显著低于野生型。基于已有数据分析，原因可能是过表达OsERF3基因会抑制水稻的生长，而CO2浓度升高能够缓解这种抑制。　　促进N吸收固定的试验结果表明，插入籼稻型高氮利用率基因NRT1.1B提高N素的吸收和固定，显著提高了粳稻对CO2浓度升高的响应能力。通过分析发现，FACE条件下过表达株系增产20.7％，野生型仅增产7.7％;每穗颖花数比对照条件增加7.5％，而野生型却减少9.1％，结实率也显著提高;灌浆初期过表达株系叶片在FACE条件下C、N协调代谢，光合速率显著升高，逃脱光合下调。　　基于上述研究，我们从C、N代谢的角度提升低应答水稻对CO2浓度升高的增产响应，结果表明，N浓度起着至关重要的作用，并且喷施激素和基因改造能够协调高浓度CO2条件下低应答水稻的C、N代谢过程，提高水稻体内N素水平，促进光合作用，最终提高产量增幅。