摘要：水稻（Oryza sativa L.）在一定程度的水分亏缺下可提高产量和水分利用效率。在干旱条件下，转C4光合酶基因水稻的C4光合酶基因能够被诱导表达，具有较高的根系活力，从而保持高效的碳同化效率。探讨了转C4光合酶基因水稻在水分调控下，其根系生理特性和根系活力与光合生产力的关系，论述了转C4光合酶基因水稻高光合生产力的根系生理基础，旨在为水稻的高产育种和节水栽培技术提供参考。

关键词：水稻（Oryza sativa L.）根系；光合生产力；水分调控

中图分类号：S511 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）05-1099-02

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.05.003

Response of Root Physiological Characteristics of Transgenic Rice Expressing C4 Photosynthesis Enzyme Genes to Water Regulation

ZHANG Bian-jiang

（Institute of Plant Genetic Resources and Germplasm Enhancement， Nanjing Xiaozhuang College， Nanjing 211171， China）

Abstract： The production and water use efficiency of rice can increase under water deficit. Under drought conditions， the C4 photosynthesis enzyme genes were induced to express highly and the activity of root system was promoted in transgenic rice with high carbon conversion efficiency. In this study， the relations among root physiological characteristics， yield components and root vigor were studied in transgenic rice expressing C4 photosynthesis enzyme genes under the water regulation. The root physiological basis for high yield of transgenic rice was elucidated to provide the references for rice breeding and water-saving cultivation technology.

Key words：rice（Oryza sativa L.） root；photosynthetic productivity；water regulation

水稻（Oryza sativa L.）是中國最主要的粮食作物，生产用水量占农业用水总量的65%以上，是农业上第一用水大户，因此研究水稻高产优质节水灌溉技术，对发展节水农业、夺取粮食丰产有重大意义。作物在一定程度的水分亏缺下可提高产量和水分利用效率，程建平[1]研究表明水稻半干旱栽培，其叶片净光合速率和水分利用效率均有提高，水稻在适度水分亏缺后复水有利于子粒灌浆和获得高产[2]。可见水稻在水分调控的栽培模式下，既可以达到保产增产，也可以节约有限的水资源。

C4植物由于具有CO2浓缩机制，能在高光强、高温及低CO2浓度、干旱等条件下有较高的光合效率和营养、水分利用效率[3]。多个研究小组已将控制玉米C4光合途径的关键酶——磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）、丙酮酸磷酸双激酶（PPDK）、NADP-苹果酸酶（NADP-ME）基因成功地导入到了C3作物水稻中，获得了高表达的转基因植株[4-7]。有研究表明，在光氧化和高温条件下转C4光合酶基因植株具有相对较高的光合速率[8]。……