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本研究对多种C3和C4植物的光合生理指标和叶绿素荧光特性进行了比较,并且考察了转PEPC基因水稻在不同生育时期的光合生理指标、叶绿素荧光特性以及抗旱性的特点。主要研究结果如下: 1.C4植物光合能力和水分利用效率显著大于C3植物,细胞CO2同化能力是两者之间差异的主要原因,而气孔导度的提高对于进一步加强植物光合能力有积极作用。 2.在低光强下,C3植物和C4植物的光合速率和光量子效率差异并不显著,当光强继续升高C4植物的优势就表现出来了。而且C3植物气孔对低光强的敏感性强于C4植物。这些现象充分说明了C3和C4植物在光生态适应性上的不同特点。 3.C4植物PSⅡ最大量子效率显著低于C3植物。C3植物的Fv/Fm、φPSⅡ和ETR值是全天显著大于同时段C4植物,表现了C3植物较高的PSⅡ活性和能量转化、传递效率。C3和C4植物的光化学猝灭值差别不大,而C4植物的非光化学猝灭比C3植物高36%～67%,体现了C4植物良好的热耗散能力。 4.转玉米PEPC完整基因的水稻在灌浆期的光合速率比野生型大24.6%,表明转玉米PEPC基因对于加强水稻的光合功能期、延缓后期叶片衰老具有积极作用。转PEPC基因水稻在任何时期WUE值都是高于对照的,尤其是转玉米PEPC完整基因的植株在开花期全日的WUE值都比野生型较高,而在干旱条件下,个别植株的WUE值显著升高于对照。表现了C4-PEPC基因对于提高作物抗旱性的潜在作用。 5.水稻的光合速率在分蘖期是最高的,开花期光合速率的降低主要是由于气孔导度的大幅下降引起的,灌浆期可能出现了光合器官的生理衰弱,细胞的CO2同化能力和气孔导度同时降低,共同削弱了光合速率。