全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2010, 45 (6): 670–678, www.chinbullbotany.com
doi: 10.3969/j.issn.1674-3466.2010.06.004

——————————————————
收稿日期: 2010-03-22; 接受日期: 2010-06-17
基金项目: 国家自然科学基金(No.30571170)和青岛农业大学高层次人才启动基金(No.630740)
* 通讯作者。E-mail: zhangxiaodong@baafs.net.cn
RNAi沉默淀粉分支酶基因SBEI对玉米直链淀粉合成的影响
郭新梅1, 宋希云1, 张晓东2*
1青岛农业大学农学与植物保护学院/青岛市主要农作物种植资源与应用重点实验室, 青岛 266109
2北京市农林科学院农业生物技术研究中心, 北京 100097
摘要 淀粉分支酶(SBE)是淀粉合成的限速酶。为了研究SBEI沉默对直链淀粉合成的影响, 克隆了玉米(Zea mays)淀粉分
支酶SBEI基因片段, 构建了SBEI的RNAi表达载体pBAC418, 用基因枪将其导入玉米自交系幼胚愈伤组织, 经木糖筛选获
得了7株转化再生植株。利用FAD2 intron和xylA基因探针对T0代再生玉米植株进行DNA dot blot和PCR-Southern检测, 证
实5株为阳性植株, 其中4株正常结实。SBEI基因沉默对阳性再生玉米株系籽粒的含油量没有显著影响; 蛋白质含量显著高
于受体对照; 总淀粉含量与对照相比无显著差异, 转基因株系直链淀粉含量平均提高了9.8%。
关键词 直链淀粉, 玉米, RNA干扰, 淀粉分支酶基因SBEI
郭新梅, 宋希云, 张晓东 (2010). RNAi沉默淀粉分支酶基因SBEI对玉米直链淀粉合成的影响. 植物学报 45, 670–678.
作为玉米胚乳主要贮藏物的淀粉, 由不同比例的
直链淀粉(amylose)和支链淀粉(amylopectin)组成。
直链淀粉与支链淀粉的比例、链长的分布、淀粉粒的
结构都是影响玉米品质性状的重要指标。尤其是直链
淀粉与支链淀粉的比例在相当大的程度上决定了淀
粉的物理化学特性, 从而决定了淀粉的最终应用范
围。一般普通玉米品种的直链淀粉含量约为27%, 直
链淀粉含量高于50%的品种属于高直链淀粉专用玉
米。高直链淀粉的开发在美国和日本等工业相对发达
的国家已受到高度重视, 不断开发的新技术已被成功
应用并创造出了巨大的社会和经济效益。我国高直链
淀粉玉米的育种还相对落后, 已成为特用玉米淀粉加
工业发展的瓶颈, 也是高直链淀粉应用研究中亟待解
决的重要问题(张志英和沈建福, 2005)。
RNA干扰(RNA interference, RNAi)技术是近年
来兴起的基因表达调控技术, 其在作物品质改良方面
的研究和应用也在逐步深入(Liu et al., 2002; Ogita et
al., 2004; 方子君等, 2008)。现阶段, 利用反义RNA技
术进行淀粉品质改良的相关研究已在马铃薯
(Solanum tuberosum)和水稻(Oryza sativa)等作物中
取得了一定的突破(Salehuzzaman et al., 1992; Vis-
ser and Jacobsen, 1993; 陈秀花等, 2002)。这些研究
无疑会对优质专用玉米自交系的创制提供重要的理论
参考, RNAi在创制玉米优质种质资源方面潜力巨大。
淀粉分支酶(starch branching enzyme, SBE)是
淀粉合成的限速酶, 它能切开α-1,4-糖苷键连接的寡
糖片段, 又能把切下的短链通过α-1,6-糖苷键连接于
受体链上, 形成分支结构(Smith et al., 1997)。玉米淀
粉分支酶有3种同工酶 (SBEI、SBEIIa和SBEIIb),
SBEI、SBEIIb主要存在于胚乳中, SBEIIa主要存在于
叶片中(Blauth et al., 2002)。目前, 已筛选到sbeIIa、
sbeIIb突变体, 但还未见筛选到sbeI天然缺失突变体
的相关报道。因此, 难以完整评价不同类型SBE之间
的调控表达与作用机制以及对胚乳结构的影响。在玉
米中 , SBEIIb是胚乳可溶性基质中占支配地位的
SBEII形式, SBEIIb基因突变导致高直链淀粉表型,
在支链淀粉合成中起关键作用(Stinard et al., 1993;
Nishi et al., 2001)。因此, 大多数育种工作者把提高
玉米直链淀粉含量研究的重点集中在对SBEIIb的研
究上, 并取得了一定的进展(柴晓杰等, 2005; 郭新梅
等, 2008)。研究表明: SBEI作用的底物是直链淀粉,
它能使较长的糖苷链转移到直链淀粉上, 但转移到支
链淀粉上的能力很弱(Blauth et al., 2001, 2002)。
SBEI在直链上产生分支是其在支链上产生分支效率
·研究报告·
郭新梅等: RNAi沉默淀粉分支酶基因 SBEI对玉米直链淀粉合成的影响 671
的10倍以上。因此笔者推测SBEI基因的沉默应对直
链淀粉含量的提高和淀粉结构的改变有着非常重要
的贡献。我们相信开展对玉米淀粉分支酶SBEI的研究
对于改良玉米淀粉品质及进一步创新与利用高直链
淀粉玉米种质资源具有十分重要的意义。
为此, 本研究克隆了玉米淀粉分支酶基因SBEI
片段, 构建高效的RNAi载体, 通过基因枪法将其导
入玉米自交系, 沉默玉米淀粉分支酶基因SBEI, 降
低支链淀粉合成, 从而创制直链淀粉含量增加、直链
淀粉与支链淀粉比例提高或支链链长发生改变的新
种质类型, 并探讨SBEI基因的抑制对玉米淀粉合成
机理及品质的影响, 以期为创制和利用高直链淀粉的
种质资源提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 材料
玉米(Zea mays L.)自交系综31、旱21、黄C和Amyae
由北京市农林科学院生物技术研究中心提供。限制性
内切酶、T4 DNA连接酶购自NEB公司。pGEM-T easy
Vector购自Promega公司。Taq酶购自TaKaRa公司。
大肠杆菌菌株DH5α购自天根公司。
1.2 淀粉分支酶基因SBEI的克隆
根据已发表的SBEI基因(AF072724)序列和siRNA数
据库筛选出的最佳沉默位点及DNAMAN酶切分析,
确定mRNA序列1 276–1 889为目标序列, 设计其引
物。上游引物为5′-GGTATCAATGTGGGGTTTAC-3′,
下游引物为5′-GTGTCCACAAGGCTCCACTG-3′。采
用RT-PCR扩增方法从玉米自交系综31中克隆出614
bp SBEI基因片段。将扩增产物与pGEM-T easy
Vector连接。阳性克隆(命名为pTsbeI)经限制性内切
酶酶切, 初步确认后进行全序列测序。
1.3 SBEI启动子的克隆
根据已发表的玉米SBEI基因启动子序列(AF072724),
设计一对引物。从玉米自交系综31基因组中特异扩增
启动子基因片段。上游引物为5′- GAATTCCCTCTA-
GACCCCGATGAAGTC-3′,下游引物为5′-CCCGG-
GCGTGTGAGTCCCATCTCGTC-3′(下划线部分为
酶切位点)。将扩增产物(2 202 bp)与pGEM-T easy
Vector连接。阳性克隆(命名为pTsbeIPro)经限制性内
切酶酶切, 初步确认后进行全序列测序。
1.4 RNAi表达载体pBAC418的构建
将含有SBEI基因片段的克隆载体(pTsbeI)用EcoRI酶
切, 将目标片段正向插入含有FAD2 intron的pH质粒,
再将pTsbeI用NotI酶切, 回收目标片段并反向插入上
述载体中, 得到含有玉米淀粉分支酶基因SBEI的反
向重复序列的载体pBAC402。将pTsbeIPro经HindIII
酶切回收目标片段, 插入已构建的含有35S启动子驱
动的木糖异构酶基因的载体pBAC406,构建中间载体
pBAC416。将pBAC402和pBAC416用XmaI酶切、连
接, 得到重组质粒pBAC418。表达载体的构建过程如
图1。
1.5 基因枪转化体系的建立
取玉米自交系授粉后10–11天的玉米幼胚(大小为
0.5–1 mm), 放入幼胚愈伤诱导培养基中。26°C下暗
培养7天。参照张晓东等(2003)的方法进行基因枪微
弹的制备。基因枪PDS1000/He转化后的愈伤组织恢
复培养7天后, 转入含有50%D-木糖(木糖占总糖量
比, 总糖(30 g·L–1)=木糖+蔗糖)的愈伤诱导培养基中
继续暗培养14–21天, 然后转至分化筛选培养基上进
行筛选培养。分化的绿苗转入壮苗生根培养基, 炼苗
3–5天后, 带基质移栽至大田。
1.6 转基因再生植株的点杂交检测
采用CTAB法提取玉米叶片DNA, 利用xylA基因引物
进行PCR扩增, 用于基因探针的标记。按Bio-Rad公
司Bio-Dot点杂交仪的使用手册点膜。按Roche公司
DIG DNA标记与检测试剂盒的使用手册进行杂交和
检测。
1.7 转基因再生植株的PCR-Southern检测
用CTAB法提取玉米叶片DNA, 利用FAD2 intron引物
(上游引物为5′-AGCAGATCTATCGTGAGCGG-3′,
下游引物为5′-GAAGACTCTCTTGAATCGTTACC-
3′)和xylA基因引物(上游引物为5′-GGATCCATGG-
AGTTCAATATGCAAGCCTA-3′,下游引物为5′-GA-
GCTCATTATTTGTCGAACAGATAATGGTTT-3′)进
行PCR扩增。按照785型真空吸印仪(Bio-Rad)使用
672 植物学报 45(6) 2010


图1 RNAi表达载体pBAC418构建示意图

Figure 1 Schematic map of key vectors in the construction of RNAi vector pBAC418

手册进行DNA转膜。PCR法标记用于杂交的FAD2
intron和xylA基因探针。按照DIG DNA标记与检测试剂
盒(Roche公司)使用手册提供的方法进行杂交和检测。
1.8 玉米籽粒的总淀粉含量和直链淀粉含量的测定
将转基因玉米株系成熟果穗单株脱粒, 根据近红外谷
物分析仪(INFRATEC)使用说明进行玉米整粒总淀
粉、油脂、蛋白质含量的测定, 重复3次。参照农业
标准数据库《谷物籽粒粗淀粉测定法》(GB7648-87)
测定玉米直链淀粉含量。
2 结果与讨论
2.1 淀粉分支酶基因SBEI的克隆与序列分析
提取玉米植物总RNA, 以所设计的SBEI基因特异引物进
行RT-PCR扩增, 得到长度为614 bp的DNA片段(图2A)。
将得到的SBEI DNA片段与pGEM-T easy Vec-
tor连接, 获得的重组质粒命名为pTsbeI, 对重组子进
行EcoRI酶切鉴定(图2B)。把酶切检测正确的质粒送至
上海生工公司进行Sp6/T7双向测序。结果表明, 克隆序
列与SBEI目标基因序列的相似性为99.35%, 在编码区
内只有4个碱基发生变化, 可以确定克隆到的DNA片段
就是玉米SBEI基因片段(图3)。此目标序列有6个最佳
siRNA位点, 将有利于保证RNAi沉默效果。



图2 玉米SBEI基因的克隆
(A) RT-PCR扩增 M: 分子量标准; 1, 2: SBEI RT-PCR扩增片
段; (B) pTsbeI的酶切鉴定 M: 分子量标准; 1–3: pTsbeI经
EcoRI酶切结果

Figure 2 Cloning of SBEI gene in Zea mays
(A) RT-PCR of SBEI gene M: DM1500; 1, 2: RT-PCR prod-
ucts of SBEI; (B) Restriction enzyme analysis of pTsbeI M:
1 kb ladder; 1–3: pTsbeI/EcoRI
郭新梅等: RNAi沉默淀粉分支酶基因 SBEI对玉米直链淀粉合成的影响 673

图3 SBEI基因的序列

Figure 3 DNA sequence of SBEI gene

2.2 淀粉分支酶基因SBEI启动子的克隆与序列分析
提取玉米总DNA, 以所设计的SBEI基因启动子特异
引物进行PCR扩增, 得到2.2 kb左右的DNA片段(图
4A)。将得到的SBEI基因启动子DNA片段与pGEM-T
easy Vector连接 , 获得的重组质粒命名为pTsbeI-
Pro。对重组子用EcoRI和XmaI进行双酶切检测(先用
XmaI单酶切 , 电泳检测酶切完全后再用EcoRI酶
切)(图4B)。酶切检测正确的质粒, 送至上海生工公司
进行测序。结果表明, 克隆的序列与GenBank数据库
中玉米SBEI启动子目标基因序列(AF072724)的相似
性为99.73%, 在编码区内有5个碱基发生变化(图略),
可以确定克隆到的DNA片段就是玉米SBEI基因的启
动子。本研究中驱动目标基因沉默的启动子没有使用
组成型强启动子, 而是使用目标基因自己的启动子,
目的是通过在特定组织特定时期的表达减少对植物
机体的不利影响。
2.3 SBEI基因RNAi表达载体pBAC418的构建
依据1.4节所述方法得到重组质粒pBAC418, 此质粒
为含有35S驱动的筛选标记基因(木糖异构酶基因)和
SBEI启动子驱动的含SBEI部分序列的反向重复序列
的表达载体 , 其结构示意图见图5A。将表达载体


图4 SBEI基因启动子的克隆与鉴定
(A) PCR扩增 M: 分子量标准; 1–4: SBEI启动子的PCR扩增
结果 ; (B) pTsbeIPro的酶切鉴定 M: 分子量标准 ; 1:
pTsbeIPro; 2–6: pTsbeIPro/EcoRI+XmaI双酶切

Figure 4 Cloning of SBEI promoter
(A) PCR of SBEI promoter M: 1 kb ladder; 1–4: PCR prod-
ucts of SBEI promoter; (B) Restriction enzyme analysis of
pTsbeIPro M: 1 kb ladder; 1: pTsbeIPro; 2–6: pTsbeIPro/
EcoRI+XmaI
674 植物学报 45(6) 2010
pBAC418进行XmaI、SacI及HindIII(在HindIII作用下
切出5.2 kb和5.5 kb 2个大小接近的片段)3个单酶切
检测。酶切检测结果(图5B)表明, 此表达载体正确
无误。
2.4 转基因再生植株的获得
用基因枪PDS1000/He系统对综31、旱21、黄C和
Amyae共4种材料的幼胚愈伤进行转化, 最终获得7
株移栽成活的转基因玉米植株(图6)。
2.5 再生植株xylA基因的DNA水平检测
利用地高辛-xylA基因作探针对7株转基因植株进行
DNA点杂交检测。检测结果显示, 这7株转基因玉米
再生株系的杂交信号均较强(图7A)。利用xylA基因引
物对上述初筛的7株转基因植株进行PCR检测, 其中
2株未检测到目标片段(图略)。用地高辛标记的1.4 kb
xylA基因作探针 , 对 7株转基因株系进行PCR-
Southern杂交检测(图7B)。杂交结果表明, 阳性对照
质粒有特异杂交信号, 而非转基因植株和空白对照没
有出现特异杂交信号。转基因植株中2个经PCR检测
为阴性的转化植株未出现特异杂交信号, 表明其它5
株转化植株中外源基因已经整合入基因组。
2.6 再生植株FAD2 intron基因的DNA水平检测
为了提高阳性植株鉴定的准确率, 利用SBEI反向重
复序列中的内含子作为检测的目标基因, 再次进行分
子鉴定。对初步确定的5株阳性植株利用FAD2 intron

图5 载体pBAC418的结构和酶切分析
(A) 载体pBAC418结构示意图; (B) 载体pBAC418的酶切分析
M: 分子量标准; 1: pBAC418; 2: pBAC418/XmaI; 3: pBAC-
418/HindIII; 4: pBAC418/SacI

Figure 5 Schematic map and restriction enzyme analysis of
pBAC418
(A) Schematic map of expression vector pBAC418; (B) Re-
striction enzyme analysis of pBAC418 M: 1 kb ladder; 1:
pBAC418; 2: pBAC418/XmaI; 3: pBAC418/HindIII; 4:
pBAC418/SacI



图6 转基因玉米愈伤组织诱导、植株分化与移栽
(A) 愈伤组织诱导; (B) 愈伤分化; (C) 植株再生

Figure 6 Induction and differentiation of callus and regeneration of plantlet for transgenic maize
(A) Callus induction of Han21 immature embryo on N62 medium; (B) Callus differentiation; (C) Regeneration of plantlets
郭新梅等: RNAi沉默淀粉分支酶基因 SBEI对玉米直链淀粉合成的影响 675



图7 转基因玉米的分子检测
(A) 玉米转化植株木糖异构酶基因(xylA)的点杂交检测 A1:
pBAC418; A2: 非转化玉米Han21(CK1); A3: 非转化玉米
HuangC(CK2); A4, B1: 空白对照; 其余为转化植株; (B) 转基
因植株木糖异构酶基因的PCR-Southern检测 1: pBAC418;
2: 非转化玉米Han21(CK1); 3: 非转化玉米HuangC(CK2); 4:
T1; 5: T2; 6: T3; 7: T4; 8: T5; 9: T6; 10: T7; (C) 转基因玉米植
株FAD2 intron基因的PCR-Southern检测 1: pBAC418; 2: 非
转化玉米(CK1); 3: 空白对照; 4: T1; 5: T3; 6: T4; 7: T6; 8: T7

Figure 7 Molecular analysis of transgenic maize
(A) XylA dot-blotting analysis of transgenic maize A1:
pBAC418; A2: Non-transformed maize Han21(CK1); A3:
Non-transformed maize HuangC(CK2); A4, B1: Blank; Others
are putative transformants; (B) PCR-Southern analysis of
xylA in transgenic maize 1: pBAC418; 2: Non-transformed
maize Han21(CK1); 3: Non-transformed maize HuangC
(CK2); 4: T1; 5: T2; 6: T3; 7: T4; 8: T5; 9: T6; 10: T7; (C)
PCR-Southern analysis of FAD2 intron in transgenic maize
1: pBAC418; 2: Non-transformed maize(CK1); 3: Blank; 4:
T1; 5: T3; 6: T4; 7: T6; 8: T7


基因引物进行PCR-Southern检测。结果表明, 除非转
基因植株和空白对照没有扩增出目标条带, 其它转基
因植株均有1.2 kb的目标条带出现(图7C)。鉴定结果表
明, 外源基因已经整合到5株转基因玉米的基因组中。
2.7 再生株系籽粒的油脂、蛋白质、总淀粉和直
链淀粉含量的测定
上述5株阳性转基因玉米株系有4株正常结实, 其籽
粒的各种成分含量与非转基因受体材料各成分的比
较见表1。根据标准曲线得到以吸光度为x值, 直链淀
粉毫克数为Y值, 建立的回归方程Y＝4.283x–0.238 6
(R2=0.999 4)。4株转基因植株籽粒的直链淀粉含量见
表1。从表1中可以看出, SBEI基因沉默对阳性再生玉
米株系的含油量没有显著影响; 蛋白质含量基本显著
高于受体对照; 转基因株系T3、T4与其受体对照相比
其淀粉含量没有显著差异, 而转基因株系T6、T7与其
受体对照相比其淀粉含量有所下降; 转基因株系T3、
T4与其受体对照相比其直链淀粉含量没有显著差异,
而转基因株系T6、T7与其受体对照相比其直链淀粉
含量有所提高, 平均提高了9.8%。
2.8 讨论
玉米产业的发展对我国农业经济具有重要的战略意
义。开发高直链淀粉玉米可延伸玉米的精深加工产业
链, 对提高玉米种植的附加值和农民增收具有重大意
义; 同时也为新型可降解环保材料及清洁能源的开
发、应用和推广有积极的促进作用。
为此, 本研究进行了沉默玉米淀粉分支酶基因
SBEI的研究, 以期为高直链淀粉玉米种质资源的进
一步利用与创新提供参考。研究结果显示, SBEI基因
的沉默对直链淀粉含量的提高有一定的贡献, 但提高
幅度较小, 这与Flipse等(1996)、Safford等(1998)、
Jobling等(1999)报道的单独沉默1个淀粉分支酶基
因, 对于减少马铃薯淀粉的支链数目效果不显著的研
究结果相符。然而, 目前不能据此得出SBEI基因沉默
对提高玉米直链淀粉含量没有显著作用的结论。本研
究中阳性再生株系直链淀粉含量提高的幅度不够大,
也可能与选择沉默的位点非最佳干扰位点及获得的
转基因群体太少有关。
SBEI基因的沉默提高了籽粒的蛋白质含量, 使
转基因玉米品质有所提高。但对淀粉结构的改变是否
有非常重要的影响, 需将T1自交结实扩繁籽粒后对其
直链淀粉和支链淀粉的比例、链长的分布、淀粉粒的
结构等重要指标进行进一步检测。为了明确这些问题,
需要进一步扩大基因枪转化和筛选群体, 对更多的转
基因后代进行鉴定, 并对直链淀粉含量有所提高的再
生株系的后代进行筛选和鉴定。
Schwall等(2000)、Hofvander等(2004)、郭志鸿
等(2009)报道同时沉默马铃薯的SBEI和SBEII基因,
结果出现SBEI和SBEII活性受到同时抑制的类型, 其
676 植物学报 45(6) 2010
表1 玉米籽粒的油脂、蛋白质、总淀粉和直链淀粉含量比较
Table 1 Comparison of the oil, protein, starch and amylose content in maize seeds
Serial number Oil (%) Protein (%) Starch (%) Amylose (%) Increment frequency
Han21 (CK1) 4.10 a 11.10 b 71.85 a 23.3 a –
T3 3.63 a 13.63 a 71.43 a 25.2 a 8
T4 4.41 a 11.45 b 71.40 a 23.9 a 3
HuangC (CK2) 2.83 a 12.00 c 72.70 a 23.1 b –
T6 3.16 a 14.05 b 71.20 b 25.2 a 9.1
T7 2.83 a 15.37 a 71.17 b 25.5 a 10.4
Nongda108 4.29 11.75 71.65 23.8 –
Amyae 6.13 12.47 68.57 50.8 –
不同小写字母表示各株系间差异显著(P<0.05)。
Different small letters mean significant difference in a column (P<0.05).


直链淀粉含量超高, 并首次表明了这2个基因互作对
马铃薯淀粉品质产生的影响。本课题组正在进行玉米
淀粉分支酶基因SBEI和SBEIIb共同沉默后的研究,
以期进一步探讨SBEI和SBEIIb基因的抑制对玉米淀
粉合成机理及品质的影响。我们今后的目标是创制直
链淀粉含量增加、直链淀粉/支链淀粉比例提高或支链
链长发生改变的新种质类型, 建立和创制具有自主知
识产权的理论成果和种质资源, 加强我国高直链淀粉
含量的玉米品种在国际市场上的竞争力, 最终培育出
高直链淀粉的专用玉米新种质或新品种。
参考文献
柴晓杰, 王丕武, 关淑艳, 徐亚维 (2005). 应用RNA干扰技术
降低玉米支链淀粉含量. 植物生理与分子生物学学报 31,
625–630.
陈秀花, 刘巧泉, 王宗阳, 王兴稳, 蔡秀玲, 张景六, 顾铭洪
(2002). 反义Wx基因导入我国籼型杂交稻重点亲本. 科学
通报 47, 684–688.
方子君, 石其龙, 杨仲南, 张森 (2008). 水稻DsMS2基因在
花药发育中的功能分析. 植物学通报 25, 665–672.
郭新梅, 张晓东, 梁荣奇, 陈绪清, 柳青, 宋希云 (2008). 利
用RNAi技术提高玉米直链淀粉含量 . 农业生物技术学报
16, 658–661.
郭志鸿, 王亚军, 张金文, 张玉宝, 王金牛, 谢忠奎, 陈正华
(2009). 采用一种新型RNAi载体培育转基因高直链淀粉马
铃薯. 作物学报 35, 809−815.
张晓东 , 梁荣奇 , 陈绪清 , 杨凤萍 , 张立全 (2003). 优质
HMW谷蛋白亚基转基因小麦的获得及其遗传稳定性和品质
性状分析. 科学通报 48, 771–776.
张志英, 沈建福 (2005). 抗性淀粉最新研究进展. 粮油食品科
技 13, 29–31.
Blauth SL, Yao Y, Klucinec JD, Shannon JC, Thompson
D, Guiltinan M (2001). Identification of mutator insertional
mutants of starch-branching enzyme 2a in corn. Plant
Physiol 125, 1396–1405.
Blauth SL, Kim KN, Klucinec JD, Shannon JC, Thomp-
son D, Guiltinan M (2002). Identification of mutator in-
sertional mutants of starch-branching enzyme l (sbel) in
Zea mays L. Plant Mol Biol 3, 287–297.
Flipse E, Suurs L, Keetels CJAM, Kossmann J, Jacobsen
E, Visser RGF (1996). Introduction of sense and an-
tisense cDNA for branching enzyme in the amylase-free
potato mutant leads to physico-chemical changes in the
starch. Planta 198, 340–347.
Hofvander P, Andersson M, Larsson CT, Larsson H
(2004). Field performance and starch characteristics of
high-amylose potatoes obtained by antisense gene tar-
geting of two branching enzymes. Plant Biotechnol J 2,
郭新梅等: RNAi沉默淀粉分支酶基因 SBEI对玉米直链淀粉合成的影响 677
311–320.
Jobling SA, Schwall GP, Westcott RJ, Sidebottom CM,
Debet M, Gidley MJ, Jeffcoat R, Safford R (1999). A
minor form of starch branching enzyme in potato (So-
lanum tuberosum L.) tubers has a major effect on starch
structure: cloning and characterization of multiple forms of
SBE A. Plant J 18, 163–171.
Liu Q, Singh SP, Green AG (2002). High-stearic and
high-oleic cottonseed oils produced by hairpin RNA me-
diated post-transcriptional gene silencing. Plant Physiol
129, 1732–1743.
Nishi A, Nakamura Y, Tanaka N, Satoh H (2001). Bio-
chemical and genetic effects of amylase-extender muta-
tion in rice endosperm. Plant Physiol 127, 459−472.
Ogita S, Uefuji H, Morimoto M, Sano H (2004). Application
of RNAi to confirm theobromine as the major intermediate
for caffeine biosynthesis in coffee plants with potential for
construction of decaffeinated varieties. Plant Mol Biol 54,
931–941.
Safford R, Jobling SA, Sidebottom C, Westcott RJ,
Cooke D, Tober KJ, Strongitharm BH, Russell AL,
Gidley MJ (1998). Consequences of antisense RNA inhi-
bition of starch branching enzyme activity on properties of
starch. Carbohydr Polym 35, 155–168.
Salehuzzaman SNIM, Jacobsen E, Visser RGF (1992).
Cloning, partial sequencing and expression of a cDNA
coding for branching enzyme in cassava. Plant Mol Biol
20, 809–819.
Schwall GP, Safford R, Westcott RJ, Jeffcoat R, Tayal A,
Shi Y, Gidley MJ, Jobling SA (2000). Production of
very-high-amylose potato starch by inhibition of SBE A
and B. Nat Biotechnol 18, 551–554.
Smith AM, Denyer K, Martin C (1997). The synthesis of the
starch granule. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 48,
67–87.
Stinard PS, Robertson DS, Schnable PS (1993). Genetic
isolation, cloning and analysis of a mutator-induced,
dominant antimorph of the maize amylose extenter 1 lo-
cus. Plant Cell 5, 1555−1566.
Visser RGF, Jacobsen E (1993). Towards modifying plants
for altered starch content and composition. Trends Bio-
technol 11, 63–68.
678 植物学报 45(6) 2010
Increasing Amylose Content by Silencing SBEI Using RNA
Interference in Maize
Xinmei Guo1, Xiyun Song1, Xiaodong Zhang2*
1Key Laboratory of Qingdao Major Crop Germplasm Resource Innovation and Application /College of Agriculture and Plant Protection,
Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
2Beijing Agro-biotechnology Research Center, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Beijing 100097, China
Abstract Starch branching enzyme (SBE) plays an important role in the synthesis of starch. We used RNA interference
(RNAi) to silence the SBE gene (SBEI) to research the effect of SBEI silencing in maize. The xylA gene from Escherichia
coli encoding xylose isomerase was used as a selective marker. We constructed the expression vector pBAC418 con-
taining the CaMV 35S promotor driving xylA and the reverse repeat sequence of SBEI driven by its corresponding pro-
motor with biolistic PDS1000/He to bombard maize calli induced from the elite inbred lines. The selection was made on
media containing 50% concentrations of xylose. We obtained 7 transformed plantlets. Gene integration was confirmed in
5 transformed plantlets by DNA dot blot analysis and PCR-Southern hybridization of xylA and FAD2 intron. Total protein,
starch, oil and amylose contents of regenerated plants were detected. Oil content of regenerated plants showed no sig-
nificant change, the total protein content was increased, and starch content was decreased a little. Mean amylose content
increased 9.8% in transgenic maize lines.
Key words amylose, maize, RNAi, SBEI
Guo XM, Song XY, Zhang XD (2010). Increasing amylose content by silencing SBEI using RNA interference in maize.
Chin Bull Bot 45, 670–678.
———————————————
* Author for correspondence. E-mail: zhangxiaodong@baafs.net.cn
(责任编辑: 白羽红)