世界人口的持续增长和气候变化的不断加剧,导致粮食问题日益严峻。水稻是世界上最重要的粮食作物之一,近年来通过品种改良或优化栽培措施来实现产量的提升已达到了上限。光合作用作为作物产量形成的物质基础,提高作物的光合效率被认为是大幅提高作物产量潜力的关键而有效的重要途径,而由于光能过剩引起的光抑制现象是导致作物光合效率较低的一个主要原因。GOLDEN2-LIKE(GLK)转录因子通过激活位于叶绿体编码光合作用相关蛋白的基因来调控光合作用。本文采用过表达玉米ZmGLK1和ZmG2基因的水稻转基因材料为研究对象,发现在田间生长条件下,其叶绿素、叶黄素含量及与光合作用相关的蛋白复合体等均较野生型明显提高,并在高光或波动光条件下通过增加热耗散的形式耗散掉过多的光能,降低光抑制,提高其抵御高光的能力,进一步提高光系统Ⅱ效率。同时转基因水稻的气孔导度较大,且光合效率提高,使得光合产物糖和淀粉的含量显著提升,并最终实现田间生物量及产量的大幅提高(30-40%)。其中ZmG2基因在各方面的提高效果均高于ZmGLK1,特别是在强光条件下其优势更为明显。该研究结果为在田间条件下水稻光合效率及产量的协同提升提供了理论依据和可行途径,在实际农业生产中具有重要的理论意义和应用价值。