C4光合作用是一种新的进化创新机制，具有更高的光合生产力，在许多植物系谱中已有发现。C4植物的光合作用能利用新的途径更高效地获取空气中的CO2，如在特定细胞或特定细胞区室内利用多种酶和反应浓缩CO2等。C4植物还具有较高的水分利用效率，主要是因为它们在较低CO2浓度条件下仍可以继续固定CO2，减少蒸腾作用导致的水分损耗。同时，C4植物减少了对叶片蛋白质库Rubisco的需求量，从而降低了对N源的需求。然而，C4植物与 C3植物最大的不同是，前者能避免由光呼吸造成的光合能量的损耗，在C3植物中，Rubisco会结合O2，造成多达30%的光合能力的损耗。　　在C4光合中，丙酮酸磷酸双激酶（Pyruvate Orthophosphate Dikinase，PPDK）催化原初CO2固定受体磷酸烯醇式丙酮酸（phosphoenolpyruvate，PEP）的再生，是C4光合作用的关键酶和限速酶，因而了解其分子作用机制有着重要的生物学意义。本实验对玉米 PPDK 基因做了分子进化和启动子甲基化分析并筛选到 cyPPDKZm2基因的突变体，得出以下结论：　　⑴ 对7种单子叶植物和2种双子叶植物的PPDK基因进行分子进化分析，结果初步表明PPDK基因先是由原始的胞质型PPDK基因在获得一些叶绿体转位肽和光敏元件后进化为原始的双子叶植物的Pdk1基因，该基因按照双子叶植物和单子叶植物两支进化，随后 C4植物的该基因获得增强子和细胞特异性相关的元件成为现在C4植物的Pdk1基因，C3植物未获得；Pdk1的胞质型PPDK基因在后期进化过程中复制或随着全基因组复制得到Pdk2基因。　　⑵ 通过荧光实时定量 PCR 对玉米 PPDK 的三个亚型表达量分析，结果显示C4PPDK 基因在叶中高表达，在根中低表达，说明该基因具有组织特异性；cyPPDKZm1和cyPPDKZm2基因在根和叶中低表达，在籽粒的发育过程中表达量升高，在不同时期表达量不同，说明胞质型PPDK基因的表达具有时空特异性。　　⑶ 根据荧光定量PCR结果，分别对根和叶中的三种PPDK基因亚型的启动子区、4DAP 完整籽粒和 14DAP 胚和胚乳以及 20DAP 胚乳中的 cyPPDKZm1 和cyPPDKZm2基因的启动子区做甲基化分析，结果显示甲基化可能对C4PPDK基因在根和叶中的表达有影响，对胞质型PPDK的表达影响很小。　　⑷ 利用 PCR 技术筛选可能具有 Ac/Ds 元件插入的群体，从而得到 7 棵cyPPDKZm2基因Ds插入突变体。　　综上所述，PPDK基因是C4光合作用的关键酶和限速酶，对其分子进化及表达调控进行深入研究有助于了解该基因的分子调控作用模式，从而可以对该基因进行进一步的改造，提高光合效率，进而提高作物产量。这些对于 C3植物的 C4改造具有重大的意义。