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作物产量的形成直接或间接来自光合产物的积累,通过提高光能利用率增加水稻单产潜力巨大。一些藻类胞内具有高效的无机碳转运系统及浓缩机制,该机制可将外界环境中的低浓度CO2富集到RuBisCo活性位点,提高其光合效率、降低光呼吸速率。利用蓝藻等高光效生物CO2高效浓缩相关基因改良水稻光合特性具有重要意义,本研究分析转ictB基因水稻光合相关生理生化指标;探索ictB对水稻光合限制性因素的影响,为利用ictB基因改善水稻光合作用、提高光合效率等奠定了理论基础。主要研究结果如下:（1）通过PCR检测鉴定转ictB基因水稻,转基因单株检测为阳性。通过RT-PCR及qPCR检测,转基因材料能高效表达目的基因。转基因水稻的分子检测说明转基因株系目的基因能够稳定遗传与表达。（2）利用Li-6400光合仪测定分蘖期、灌浆期水稻剑叶光合生理指标,结果显示分蘖期转基因株系ictB-1、ictB-2光合速率分别提升0.4%、2.2%,胞间CO2浓度分别降低11.54%、1.5%;灌浆期转基因株系光合速率分别升高11.74%、4.1%,胞间CO2浓度分别降低8.8%、6.7%。结果表明ictB基因的表达对于无机碳的转运具有明显的促进作用,胞间CO2浓度显著降低,净光合速率有所提升。（3）对转基因株系及其对照进行光响应曲线拟合分析,结果显示转基因株系ictB-1和ictB-2的光饱和点均高于对照,ictB-1和ictB-2光饱和点分别为2251μmol·m-2·s-1和2 903μmol·m-2·s-1,而对照组仅为1 501μmol·m-2·s-1。结果表明转基因材料光饱和点升高,光合系统耐强光能力增强。（4）对转基因株系及其对照进行CO2响应曲线拟合分析,结果发现转基因株系ictB-1和ictB-2的CO2补偿点都低于对照,转基因株系CO2补偿点分别为88.58ppm、79.14ppm,相比于对照组的97.27ppm分别降低8.76%、18.64%。结果表明ictB基因的表达可促使更多的无机碳转运到RuBisCo反应中心,降低了转基因材料的CO2补偿点,同时提升其RuBisCo的光合活性,低CO2浓度条件下转基因材料光合能力显著增强。（5）利用LI-6400光合仪和CCIA联用测量叶肉导度,在300ppm、400ppm CO2浓度条件下转基因株系的叶肉导度极显著高于对照,在500ppm CO2浓度条件下转基因株系的叶肉导度和对照差别不大。结果表明ictB基因的表达可以提升无机碳的转运,降低无机碳运输时所受到的阻力,增加低浓度CO2条件下叶片的CO2叶肉导度。（6）利用液相色谱-质谱（LC-MS）联用测定水稻光合途径相关代谢物,发现转基因株系光呼吸代谢标志物（PGlyco、Hypr）含量明显降低,卡尔文循环代谢流显著增加,糖代谢途径产物Sucrose、ADPG等含量也相应增加。结果表明转基因株系无机碳转运能力提升后,可显著增强RuBisCo的羧化活性,抑制其加氧活性,RuBP再生速率及卡尔文循环反应速率加快,转ictB基因水稻CO2利用效率提高,光呼吸受抑制。