前期研究表明低剂量重离子辐射能够引起水稻种子在三叶期出现生长刺激效应，并且表现株高的增加，电镜观察发现其叶片叶绿体基粒片层数量增多。叶绿体作为植物体内光合作用的重要场所，其光合效能及关键蛋白表达的改变，可能和这种低剂量辐射刺激效应直接相关，然而其具体机制还尚不十分清楚。为研究重离子辐射对水稻光合效能影响的机制，本研究以粳稻日本晴作为实验材料，水稻种子用中科院近代物理研究所的兰州重离子加速器装置提供的高能离子放射束流12C进行处理，射能量为1.98 GeV，传能线密度LET值为30 KeV·μm-1，低剂量材料组剂量为0、0.04、0.1、0.2、1和2 Gy共6个剂量组;高、低剂量材料组辐剂量为0、0.01、0.02、0.05、0.1、0.2、0.5、1、1.5、2、4、5、10和20 Gy共14个剂量组。通过对光合效能的表征参数叶绿素荧光参数Fv/Fm、叶绿素含量（叶绿素a、b）和外周捕光色素蛋白CP24表达量的改变研究重离子辐射对水稻光合效能影响的机制。结果发现，不同剂量12C重离子辐射引起水稻三叶期叶绿素荧光参数Fv/Fm在较低剂量(≤1 Gy)时随剂量的增加而逐渐下降，在较高剂量(＞1 Gy)变化相反;而叶绿素a、b和总叶绿素含量，在10Gy处三者含量均极其显著高于未处理组(p＜0.01)，其余剂量下(0.01、0.1、1、2和20Gy)三者含量均显著低于未处理组(p＜0.05);三叶期叶片CP24蛋白表达量与其编码基因lhcb6的mRNA水平的均发生变化，在较低剂量(≤1 Gy)时，两者表达量的变化完全相反，在较高剂量(特别是20 Gy)时，两者变化一致。通过皮尔森相关性分析发现，12C重离子辐射对生物体造成的低剂量生物学效应存在一个阈值，以1Gy为分界。