水稻作为三大禾谷类作物之一,是中国第一大粮食作物,常年种植面积在0.267亿公顷以上,占粮食播种面积的近30%,产量占粮食总产的近40%。(中国农村统计年鉴2005)。且稻米是中国一半以上人口的主食。因此,水稻生产事关中国的粮食安全与食物安全,水稻的高产、超高产研究不容忽视。中国启动了“中国超级稻育种计划”,并由农业部组织实施。使中国水稻产量实现继矮秆水稻培育成功与杂交稻研究成功之后的第三次飞跃。江苏作为长江中下游稻区的主产省份,80%的种植面积为粳稻。该稻作区水稻在拔节期常遭遇连绵阴雨的低光强,以及孕穗期遭遇的高光高温的环境,特别是生育后期低温强光下易早衰影响籽粒的充实度,因此年际间产量的表现尚不稳定。因此,江苏省的优质高产粳稻品种生产潜力的发挥则很大程度上依赖于其对光温的适应性。了解江苏省水稻的光氧化特性,将对于探明其高产机理、优化栽培措施和加速该品种示范推广将具有重要意义,所以我们选取了8个典型的江苏高产品种,其中迟熟中粳包括南粳45(超级稻),武育粳3号(中粳对照),02102,早熟晚粳包括晚粳武运粳7号(晚粳对照),宁74142,南粳44(超级稻)和南粳5055,中熟晚粳包括南粳46,分别在大田和盆栽条件下,研究了其光合生理特性,结果如下：1、大田条件下南粳44高产的生理特性：在大田条件下,选取了粳稻南粳44和南粳5055为比较,并以武运粳7号作为对照,在水稻产量形成的关键时期-开花前后不同时期,测定了不同品种各器官的干物质累积和转化特性、剑叶的光合日变化,叶绿素荧光特性和抗氧化酶以及人工光氧化特性的表现等。结果发现,大田条件下,南粳44在产量形成的关键时期-孕穗和灌浆期,其功能叶片(源)具有比较高的净光合速率(net photosynthetic rate,Pn),而且在一天中在中午光合作用光抑制较少,“午休”现象不明显,而且在生育后期具有稳定的净光合速率,整个生育期都对广幅的光强具有较强的适应能力,有利于形成较高的穗数、每穗总粒数(大库)和快速启动籽粒灌浆；在光合产物的转化方面,其较高的茎干物质输出率和茎干物质转换率(流),有利于光合产物在籽粒中的累积,具有较高的结实率和千粒重；在生育后期仍能保持较高的可溶性蛋白含量,叶片抗氧化能力较强,有利于清除过氧化产物丙二醛(malondialdehyde,MDA),功能叶绿素衰减较少,维持较稳定的光合作用,保持较长的灌浆时间,这些均是其稳产和高产的光合生理基础。2、大田条件下南粳45高产的生理特性：以武育粳3号,新品系108为对照,在大田栽培条件下,研究了迟熟中粳优质高产品种南粳45不同施氮量(225.0kg.hm-2: LN、300.0kg.hm-2:MN、345.0kg.hm-2:HN)在分蘖期、拔节期和开花后的生长和光合生理指标,鉴定了其耐光氧化和耐阴特性,并在成熟期考察其产量构成因子。结果表明：与武育粳3号,新品系108相比,在MN下,南粳45单株产量分别提高了24.89%,5.4%；在不同生育期以及不同的施氮量,均具有较高的光合能力,尤其在拔节期,南粳45的净光合速率Pn在LN,MN和HN下分别比武育粳3号的高8.33%,8.56%,2.33%；而在人工光氧化处理后,最大的光化学效率(Fv/Fm)衰减较少；在遮荫条件下,干物质下降较缓,结实率较高,属于耐光氧化和耐荫品种类型,可见,南粳45在不同生育期的高光合能力和适应广幅变动的光强的特性,可能是南粳45获得高产的重要生理基础,值得注意的是,开花后30d水稻的光合能力与水稻产量呈极显著相关,也可作为水稻产量潜力发挥的可靠生理指标。3、不同氮素下高产粳稻材料光合差异的生理基础：在盆栽的条件下,围绕2个超级稻品种南粳44和南粳45,结合一些它们的亲本,选取包括3个中粳(武育粳3号,南粳45,02102)和5个晚粳(武运粳7号,南粳44,宁74142,南粳46,南粳5055),研究了不同施氮量下(150.0kg·hm-2:LN、300.0kg·hm-2:MN.450.0kg·hm-2: HN),供试水稻材料在水稻产量的关键生育后期,研究了不同品种剑叶的最大净光合速率(maximum net photosynthetic rate,Pnmax),二氧化碳-光合曲线,抗氧化酶和可溶性蛋白的表现等,以分析其在不同氮素施用下其光合作用与产量形成的生理机制。结果发现：从光合作用发挥的角度,在高C02浓度下,江苏粳稻品种在低氮或者中等氮素条件下,可提高其光合作用的C02的饱和点,表现高的光合速率；随着施氮量的增加,水稻对高光强的利用能力增强,尤其可以缓解了水稻在生育后期的因低温高光强而发生的叶片黄化和早衰。