光合作用是地球上最重要的化学反应之一,可分为光反应和暗反应（碳固定）。卡尔文循环是高等植物唯一用于CO₂固定的生化途径,在C3植物中,它是由叶绿体内的11种酶催化的13个酶促反应完成。由于卡尔文循环在植物代谢和作物产量中起着不可替代的作用,因此,研究卡尔文循环通路中的相关基因,对作物育种具有很重要的作用。本试验利用化学诱变剂EMS处理水稻粳稻品种中花11,获得了一个稳定遗传的少分蘖突变体c6635,在前期基因定位的基础上对该突变体进行基因克隆及功能分析,主要结果如下。（1）表型观察及农艺性状分析:突变体c6635在苗期表现为淡绿叶,随后慢慢转绿,孕穗期叶片恢复正常绿色。突变体生长较野生型缓慢,抽穗期推迟15天左右;株高、分蘖数、主茎着粒数和结实率极显著降低,分别降低了27.4%、67.5%、41.8%和35.7%;主穗长和千粒重也均有所下降,但并无显著差异。说明c6635突变基因对水稻主要农艺性状产生了较大影响,尤其是分蘖数。（2）色素含量测定:与野生型相比,c6635苗期总叶绿素含量、Chl a、Chl b、类胡萝卜素分别降低36.5%、35.5%、43.2%、17.1%;随着植株生长到抽穗期,c6635突变体叶片颜色逐渐加深,光合色素也较苗期增加,但相比于野生型色素含量仍相对减少。表明c6635突变体苗期叶片呈淡绿色,是由光合色素含量降低造成的。（3）叶绿体超微结构观察:与野生型叶绿体相比,c6635突变体叶绿体内基粒片层垛叠较野生型少。表明C6635基因突变影响叶绿体发育。（4）候选基因遴选:实验室前期将突变基因定位在水稻第4染色体上,物理距离为5198 kb的区间内。随后,采用高通量测序结合Mut Map方法进行基因定位及遴选候选基因,结果发现了一个候选基因DNA序列2143位（对应c DNA序列1091位）碱基由G突变为A,造成编码氨基酸第364位由甘氨酸（G）突变为天冬氨酸（D）,该基因位于H4和H5定位区间,编码的蛋白质参与了卡尔文循环,同时再测序证实了该突变位点。推测该突变可能与少分蘖突变体有关,暂且命名为c6635。（5）转基因功能互补验证:构建转基因表达载体p C2300-Actin-C6635,通过农杆菌介导法将野生型基因C6635转入突变体中,获得的阳性转基因植株分蘖数均恢复野生型水平,说明该少分蘖突变体的性状是由C6635基因突变引起的。（6）光合相关参数测定:突变体c6635与野生型中花11相比,突变体c6635净光合速率（P_n）,气孔导度（G_s）和蒸腾速率（T_r）分别降低46%,19.23%和13.67%,而胞间CO₂浓度（C_i）增高14.35%。转基因植株光合参数基本恢复野生型水平,这表明c6635对植株光合作用产生了较大的影响。（7）淀粉碘化钾染色:用2%的碘化钾溶液对苗期植株进行染色,结果发现野生型中花11染色较突变体c6635更深。表明c6635突变体中淀粉合成受到抑制。（8）亚细胞定位:构建p C2300-35S-e GFP表达载体,转入水稻原生质体中瞬时表达,激光共聚焦显微镜观察显示C6635基因编码的蛋白质定位在叶绿体上。（9）组织表达分析:RT-PCR分析显示,C6635基因在苗期和孕穗期叶片中的表达量均较高,在孕穗期茎、叶鞘和穗中只有微量的表达,而在苗期和孕穗期根中均没有表达,说明C6635基因只在植物绿色组织中表达。（10）实时荧光定量PCR分析:对卡尔文循环途径中6个基因表达分析显示,rbc L和SBPASE这两个基因的表达量在突变体中高于野生型,rbc S、FBP、FBA、PPK表达量均低于野生型,这可能是由于他们在卡尔文循环中不同的作用引起的,rbc L和SBPASE都属于限速酶基因,虽然rbc S是Rubisco的小亚基基因,但起催化作用的主要是大亚基rbc L,而其他几个基因表达量下降,可能是由于位于C6635基因下游,或邻近上游,所以C6635直接或间接抑制了他们的表达。