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杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国南方最重要的用材树种,我国亚热带地区最主要的用材树种之一。我国是一个木材紧缺大国,为满足目前木材对市场的需求,同时也为了提高杉木人工林的生长质量,这必然促使林业科技工作者寻找一种实现杉木速生、丰产、优质的途径——提高杉木光合作用能力。一切生物生存的基础都要以赖于光合作用,光合作用是地球上最重要的化学反应,光合作用进行的原动力是光。光对植物生长发育具有较大的影响,植物可以通过光合作用增加体积和干重。但是光质与光强和光周期相比,光质对植物生理和形态的影响更为复杂,光是植物生长发育的重要调控因子。光既是植物光合作用的直接能量来源,也是调节植物生长发育的关键信息源。目前,对杉木C3光合酶基因报道很少,且研究杉木C3关键酶基因在调控光合作用以及抗逆能力方面的作用更为少见。本研究以一年生杉木020扦插苗为试验对象,应用细胞生物学、分子生物学、组织化学、遗传学和生物信息学等分析手段,通过温室培养,应用杉木转录组数据,在杉木C3光合酶基因克隆及序列分析的基础上,分析红蓝光不同光质配比条件下杉木新生叶片不同发育时期光合酶基因的定量表达,以及分析杉木C3光合酶基因对不同逆境胁迫的响应,从而从理论上揭示杉木C3光合酶基因对不同光质以及在不同逆境胁迫条件的响应,研究结果可为提高杉木生产力和农作物高光效基因工程研究提供理论依据和技术支撑。主要研究结果如下:1.以分析杉木转录组数据得出杉木Rubisco大亚基（Cl LSMT）基因和杉木ATP合酶复合亚基（Cl F1F0-ATP）基因的保守序列,采用Gateway技术设计特异性引物,以杉木幼苗的叶子为材料,进行RNA提取、逆转录,以合成的c DNA第一链为模板,将得到的目的条带进行割胶回收、连接转化、测序,得到杉木Cl LSMT和杉木Cl F1F0-ATP的基因编码区全长序列。杉木Cl LSMT基因编码区全长为1479bp,共编码492个氨基酸的蛋白,另外一个杉木Cl F1F0-ATP基因编码区全长为618bp,共编码205个氨基酸的蛋白。2.采用生物信息学软件,对克隆获得的两条杉木光合酶基因的编码框序列杉木Cl LSMT和Cl F1F0-ATP编码的氨基酸序列进行预测分析,分析的结果显示,杉木Cl LSMT蛋白和杉木Cl F1F0-ATP蛋白的化学分子式分别为C2472H3873N649O750S14和C983H1561N259O291S6,杉木Cl LSMT为不稳定的亲水性蛋白,而杉木Cl F1F0-ATP为稳定的疏水性蛋白。通过运用MEGA 6构建分子进化树,发现杉木Cl LSMT与卷柏、巨桉有高度的同源性,杉木Cl F1F0-ATP与卷柏有高度的同源性,说明亲缘关系很近。3.利用q PCR技术分析杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因在红蓝光下不同光质处理1～6个月后的杉木幼苗,在不同时期以及不同光质的表达情况。结果表明,杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因都对没有经过处理的叶子和分别经过白光、红蓝光配比为1:1、红光、蓝光照射1～6个月的杉木幼苗均有表达,而且相对表达量对红蓝光下不同光质处理后的杉木幼苗呈现不同程度的变化。结果表明,杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对白光、红蓝光配比为1:1、红光、蓝光处理后得杉木幼苗的相对表达量在1～5个月内都是高于对照组,而且总体对白光的相对表达量最高,但在处理6个月后的相对表达量都显著下调趋势。杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因都对白光的相对表达量最高,说明杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对白光的响应与杉木木材生长发育的调控有着密切关系。4.将两个目的基因Cl LSMT和Cl F1F0-ATP与载体PGWB605融合,构建过表达的荧光载体是PGWB-605-35S-Cl LSMT-GFP和PGWB-605-35S-Cl F1F0-ATP-GFP,通过农杆菌介导法将构建好的载体导入烟草表皮细胞中,荧光显微镜下观察。荧光观测显示,目标基因Cl LSMT亚细胞定位于叶绿体中,目标基因Cl F1F0-ATP亚细胞定位于细胞核。5.将目的基因Cl LSMT构建到PGWB605-35S-GFP表达载体中,使目的基因与载体结合,并构建出Cl LSMT基因的过表达载体PGWB-605-35S-Cl LSMT-GFP。通过农杆菌侵染花序法把过表达载体导入拟南芥中,经过除草剂Basta抗性筛选并进行PCR检测,获得异源过表达Cl LSMT转基因拟南芥阳性植株,观察到异源过表达杉木Cl LSMT转基因植株是矮小表型。6.通过荧光定量分析杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因对温度胁迫、干旱胁迫和盐胁迫处理6h、12h、24h、48h后的杉木种子芽,在不同时期的表达情况。结果表明,杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因都对分别经过温度胁迫、干旱胁迫和盐胁迫处后的杉木种子芽均有表达,而且对温度胁迫、干旱胁迫和盐胁迫处理后的相对表达量呈现不同程度的变化,其中Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因分别对低温、低浓度干旱、低盐处理12h后得杉木种子芽的相对表达量是最高的,但Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因分别对高温、高浓度干旱、高盐处理后得杉木种子芽的相对表达量都显著下调趋势,且都低于对照组。因此,可以推测杉木Cl LSMT基因和Cl F1F0-ATP基因在低温胁迫、低浓度干旱胁迫、低盐胁迫中起到调控的作用。