本报北京2月19日电由江苏省农业科学院研究员焦德茂主持的国家重点基础研究课题组，运用植物光合机理，成功地将玉米高光合效率基因PEPC导入水稻，获得4个具有高光效特性的水稻新株系，其中一个小面积产量比对照面积提高了20％左右。水稻研究专家认为，这一研究开辟了我国水稻生理育种的新途径，可望培育出新一代稳定高产的超级稻。
通过提高农作物的光合作用来提高产量水平，一直是国际光合和育种专家关注的前沿学科问题。1997年，世界著名植物光合作用研究专家、美国华盛顿州立大学教授古森本，将玉米高光效基因转入水稻并获得成功，为提高水稻的光合能力展示了可能。但是古森本认为，玉米高光效基因导入水稻后，使得水稻气孔放大，吸进二氧化碳的能力增强。焦德茂主持的课题组则首次比较系统地阐明了玉米高光效基因导入水稻以后增强光合作用的机理。
据介绍，按进行光合作用途径的不同，植物分为C4（碳4）、C3（碳3）等类型。水稻是C3植物，在高温、强光下容易产生光抑制，光合作用减弱。与C3植物相比，玉米等C4植物具有更高的光合效率，而且在强光、高温、低温等逆境条件下有较好的防御反应，能保持较高的光合作用。因此，如何把C3植物改造成C4植物是科学家长期的梦想。从1997年开始，江苏省农科院研究员焦德茂主持的课题组，通过对不同转玉米高光效基因水稻材料进行比较，证明来自C4植物中的高光效基因PEPC是提高光合效率的关键基因，C4光合途径在水稻中原本微弱的存在，但在一般情况下不起作用，将玉米高光效基因导入水稻后，不是因为气孔放大使水稻吸收二氧化碳的能力增强，而是使水稻本身的C4光合能力增强，这种增强的效率在高光、高温等逆境条件下尤为显著。
经过连续几代的系统选育，焦德茂主持的课题组筛选出具有自主知识产权的稳定的高光效基因水稻种质材料。实验表明，这种种质材料在高温高光条件下耐光抑制，对强光有较强的利用力和较高的光合能力，在低温强光下能抗光氧化，防早衰，光合效率比受体提高了57％，产量提高10％到30％。在获得这种水稻种质材料的基础上，课题组又利用这种高光效种质材料与江苏优质粳稻“9516”杂交，已得到高光效基因粳稻“9516”种质材料，其光合效率提高30％，产量提高20％。
