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甘薯是重要的粮食、饲料、工业原料和新型能源作物,甘薯淀粉的研究与利用对提高甘薯的产量及品质以使其更适合作为工业原料与能源作物有着重要意义。本研究从甘薯高淀粉品系徐781中同源克隆到两个与淀粉合成相关的基因,并将其导入甘薯低淀粉品种栗子香中进行过表达或干扰表达,对这两个基因在甘薯淀粉合成中的作用进行了分析,获得了如下主要实验结果：1.从甘薯高淀粉品系徐781中利用RACE技术(rapid amplification of cDNA ends)克隆到质体型ATP/ADP转运蛋白基因(plastidic ATP/ADP transporter, IbAATP),该基因具有5个外显子和4个内含子。IbAATP基因在甘薯块根中表达量最高,其次是叶片；该基因的表达受到外源蔗糖的诱导及昼夜节律的调控。亚细胞定位显示该基因编码的蛋白定位于叶绿体(或质体)。过表达IbAATP基因的甘薯植株的块根淀粉含量、直链淀粉含量显著提高、淀粉粒平均粒径变大、结晶度变小。此外,转基因株系及野生型植株均表现出A型淀粉粒的特征。同时,转基因株系块根淀粉的理化性质(DSC谱和RVA谱)及支链淀粉链长分布发生改变。qRT-PCR分析表明,转基因株系中与淀粉合成相关的基因均受到了不同程度的上调或下调表达,这些基因所编码蛋白的酶活与野生型植株相比也发生了显著改变。这些结果表明IbAATP基因能够显著提高转基因甘薯植株的淀粉合成能力,并通过影响淀粉合成相关基因的表达而改变淀粉含量、组成及特性。2.对本人之前从甘薯高淀粉品系徐781中克隆到的可溶性淀粉合成酶基因I (soluble starch synthase I, IbSSI)进行表达分析及功能鉴定。原核表达实验证明该基因可在大肠杆菌中被诱导表达,其诱导蛋白具有淀粉合成酶活性。该基因在甘薯叶片中表达量最高,其次是块根；该基因的表达受到外源蔗糖的诱导；同时,IbSSI基因的表达不受昼夜节律的调控。亚细胞定位显示IbSSI定位于叶绿体。对IbSSI基因启动子进行分段活性分析(分7段),结果表明各分段启动子均有启动gusA基因表达的能力。过表达IbSSI基因的甘薯植株的块根淀粉含量显著提高、直链淀粉含量显著下降、淀粉粒的平均粒径及结晶度变大,而干扰表达(RNAi) IbSSI基因的甘薯植株则表现出相反的趋势。同时,转基因株系及野生型植株均表现出A型淀粉粒的特征。此外,转基因甘薯植株淀粉的理化性质(DSC谱和RVA谱)及支链淀粉链长分布发生改变,进一步分析表明,IbSSI基因在甘薯中主要负责聚合度(DP)在9-17的支链的合成。qRT-PCR分析表明,转基因株系中与淀粉合成相关的基因均受到了不同程度的上调或下调表达,这些基因所编码蛋白的酶活与野生型植株相比也发生了显著变化,正是这些相关基因的表达及酶活发生的改变导致了转基因株系块根淀粉含量、组成及特性的改变。