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蔗糖是大多数高等植物光合作用的主要产物,也是光合产物在植物体内长距离运输的主要糖类物质。叶片中合成的蔗糖需要通过装载到韧皮部再运输到其它库器官中,参与植物的生长发育及营养积累等生理代谢活动。植物叶片中光合产物装载主要有依赖胞间连丝的共质体运输和依赖SUT/Sweet蛋白的质外体主动运输这两种基本模式,蔗糖转运蛋白SUT基因在质外体主动运输中发挥着重要作用。木薯具有高光效,高产,高淀粉等特点,本研究采用木薯、马铃薯遗传转化技术,将木薯的SUT基因（MeSUT1、MeSUT2、MeSUT4）分别转入木薯和马铃薯中,以期获得高库强的木薯、马铃薯新种质,增强木薯、马铃薯的产量和淀粉率,同时通过考察转基因株系的性状对木薯蔗糖转运蛋白的功能进行研究,解析木薯高产高淀粉的特点。1、采用拟南芥韧皮部特异表达启动子pAtPP2,连接木薯蔗糖转运蛋白基因三个成员MeSUT1、MeSUT2、MeSUT4,并选择了双子叶植物细胞中表达外源基因的载体PRI101作为表达载体,成功构建了马铃薯过表达载体,并经过验证;同时以pG1300作为表达载体,构建了木薯三个SUT基因的过表达和干扰载体,经过载体正确性验证。2、选用“鄂薯三号”作为马铃薯转基因供试材料,采用实验室成熟的茎段外植体转化方法,利用GV3101农杆菌进行愈伤组织共侵染转化,获得大量抗性芽,经过两次生根筛选获得77个转基因马铃薯植株。采用Direct plant PCR技术对转基因苗进行初次验证,获得29个阳性转基因植株,阳性率为37.66%。将阳性转基因植株移栽至花盆中进行驯化,一段时间后再对其取叶片提取DNA,再次进行PCR验证,基本确认23个转基因株系为阳性转化株系,并进行快速株系扩繁。3、将阳性株系种植于花盆中,在温室条件下待植株发育到成株期,提取转基因马铃薯不同组织部位RNA,采用RT-PCR技术对木薯SUT基因在马铃薯中的表达进行定性定量分析,筛选出异源MeSUT1在马铃薯叶片中高表达株系2个,MeSUT1-67和MeSUT1-93,茎中高表达株系2个,MeSUT1-120和MeSUT1-123,共4个株系用于性状鉴定评价。4、在温室盆栽条件、光暗周期12:12小时、约700 μmol/m2/s光照强度下,鉴定4个转基因新种质在生长发育成株期MeSUT1与马铃薯内源StSUT1的相对表达量,发现MeSUT1-93和MeSUT-123的相对表达量较高,达到3.5%左右,而另外两个株系较低只有1.5%。表型鉴定将以两个高表达株系结果为主。5、针对4个异源过表达转基因株系MeSUT1-93、MeSUT1-123、MeSUT1-67和MeSUT1-120的T1代与野生型马铃薯进行了表型、生理的初步鉴定。其具有积极意义的结果如下:功能叶叶绿素含量4个株系均显著高于野生型对照,转基因马铃薯株系的叶绿素含量提高了 12.6%-17.6%;净光合速率以两个较高表达株系MeSUT1-93和MeSUT1-123及MeSUT1-120极显著高于野生型对照,比野生型提高了 7.8%-38%;总糖含量,两个高表达株系MeSUT1-93和MeSUT1-123叶片中为38.32 mg/g和32.10mg/g,高于野生型对照（30.50mg/g）,达到显著差异水平,分别增加了 25.6%和5.2%,而块茎中总糖含量分别高达210.90mg/g和351.16mg/g,极显著高于野生型总糖含量（186.86 mg/g）,增加了 12.87%和 88.7%;还原糖含量,4个株系叶片中均显著高于野生型对照（282.27 μg/g）,分别高出1.7-27倍,4个株系块茎中还原糖含量除了 MeSUT1-123为降低外,其余不同程度增加9.6%-764.6%;说明MeSUT异源转化突变体成倍提高了马铃薯叶片和块茎中总糖,大幅度提升还原糖含量。淀粉率测定结果,高表达株系MeSUT1-93,MeSUT1-123及MeSUT1-120的叶片中淀粉含量为4.19、4.49和4.62 mg/g,比野生型（6.38 mg/g）显著降低,分别减少了 34.3%、29.6%和27.58%,而块茎中淀粉率与野生型无差异。叶片中淀粉为临时性积累淀粉,正是因为外源MeSUT1的蔗糖转运功能,使得叶片中淀粉含量下降,有利于促进光合和糖的积累,这个与叶绿素含量及光合作用速率增加具有一致性。木薯MeSUT是蔗糖运输的重要功能蛋白,本结果证明其异源导入马铃薯能够显著提升新种质中叶片特别是块茎中总糖含量,所获得的新种质具有一定的经济和科学价值。对于植株总生物量和块茎产量和干物质率的测定结果,异源MeSUT1转化株系与野生型没有统计学意义上的显著差异。由于本实验为温室弱生长条件下测定结果,对于受多个影响因素的复杂表型性状需要进行在自然光强条件进行多次鉴定。6、利用木薯遗传转化体系将MeSUT1转化木薯成功获得部分阳性转化株,经过生根筛选后初步得到47株过表达转基因株系,21株RNAi干扰株系。通过HPT基因的PCR鉴定确认42株为阳性过表达株系,转化阳性率为89.4%;另确定17株RNAi阳性株系,转化率80.9%。采用RT-PCR技术对转基因木薯组培苗进行表达量分析,目前已筛选到15株高表达过表达株系,5株典型RNAi干扰株系,可用于后续表型系统鉴定。