光合作用是作物产量形成的物质基础，提高作物光合效率是提高作物产量的重要途径。提高光合作用碳同化产物转运与分配效率也是增加作物产量的有效手段。为了探究如何提高作物光合效率以及分配效率，应用遗传学、组学与分子生物学，克隆了调控光合作用效率(OsPIL14、HPR1、HPR2 和IPS1)、同化产物分配(ES1、PGI和SAG116)等性状的关键基因及调控元件。主要研究结果如下:(1)过量表达HPR1和HPR2可以提高水稻光合效率和产量;(2)过表达OsPIL14促进盐胁迫时水稻中胚轴伸长、提高光合效率;(3)水稻IPS1蛋白与叶绿体发育调节因子GLK1、GLK2蛋白互作抑制GLKs对其靶基因的转录激活作用,IPS1敲除后能提高水稻光合能力、促进籽粒生物量积累。(4)玉米葡萄糖转运蛋白(SWEET1b)编码基因ES1是气孔开放的正调控因子，其基因表达受光合同化物的抑制，光合同化物可以通过ES1间接调控气孔开关。(5)超表达定位于细胞质的磷酸葡萄糖异构酶(PGIc)可以提高植物光合速率、促进淀粉的积累以及生物量。(6)水稻SAG116编码糖苷水解酶调控水稻灌浆效率，其突变体结实率下降，超表达能够提高灌浆效率并提高产量。获得4个SAG116表达水平较高的品系，其中两个品系小区产量分别增加5.9%和6.4%。