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水稻是世界上最重要的粮食作物之一，全世界50％以上的人口以稻米为主食。稻米的主要成分是淀粉，根据结构可分为直链淀粉和支链淀粉。普通稻米中直链淀粉含量低，通过遗传改良改变其淀粉组成使其适合于不同的用途，已引起人们的特别关注。研究表明，水稻直链淀粉合成主要受颗粒型淀粉合成酶调控；支链淀粉则受可溶性淀粉合成酶、淀粉分支酶等调控，其中淀粉分支酶1和淀粉分支酶3起主要调控作用。本研究以粳稻中花11为实验材料，应用RNA干涉(RNAi)技术分别对与直链淀粉及支链淀粉合成相关的基因进行调控，改变稻米的淀粉组成。通过对转基因水稻幼穗中相关基因RNA及蛋白质水平的表达分析及其直链淀粉含量的测定，探明各酶在淀粉生物合成中的作用，为RNAi技术在水稻及其它作物中应用进一步改变其淀粉组成提供理论依据和技术平台。主要研究结果如下：
1.本研究以水稻已灌浆幼穗为材料，克隆得到水稻sbel和sbe3基因全长，其序列与Genbank中己发表序列(Accession No．D11082和No．D16201)的同源性达99％以上。本研究以sbel和sbe3基因部分序列成功构建原核表达载体，使目的蛋白SBE1和SBE3高效表达，并以此蛋白免疫家兔制备多克隆抗体。ELISA法测定抗体效价结果显示，当抗原包被浓度为125 ng/mL时，两抗体的效价均达1：51200以上。诱导表达的菌液总蛋白Western blot分析结果表明，两抗体制备成功，可用于相关蛋白质的Western blot检测。
2.本研究根据水稻Wx基因序列，选取编码区中部分片段成功构建RNAi载体，并通过农杆菌介导法转化至受体水稻中花11中。PCR鉴定结果表明，目的片段已整合至受体基因组中。直链淀粉含量测定结果显示，转基因植株的直链淀粉含量为6.28％～9.09％，与非转基因对照相比下降了41.99％～59.92％，说明通过RNAi抑制Wx基因表达可有效降低水稻的直链淀粉含量。证明RNAi对基因沉默的高效性，RNAi技术可用于抑制Wx基因表达以改变稻米中淀粉的组成。
3.本研究以部分与sbel同源、部分与sbe3同源的融合DNA片段构建RNAi载体，并通过农杆菌介导法导入水稻中花11中，培育得到RNAi转基因水稻。PCR及Southem blot鉴定结果表明，目的片段己整合至受体基因组中，并能稳定遗传。直链淀粉含量测定结果显示，T1代转基因植株的直链淀粉含量为8.12％～13.76％，相对于非转基因对照下降了16.27％～48.18％。半定量RT-PCR、Northern blot及Western blot分析结果表明，其已灌浆幼穗中sbe1和sbe3的表达量及相应蛋白质的表达量有所下降。表明通过RNAi抑制sbe1和sbe3基因的表达后，稻米直链淀粉含量没有提高，反而下降。证明水稻胚乳中支链淀粉的合成是非常复杂的过程，即使sbe1和sbe3基因的表达受抑制后，仍未能提高稻米的直链淀粉含量。