研究业已表明，植物淀粉生物合成过程中，随昼夜变化波动的蔗糖供应在转录和翻译水平调控腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶（AGPase）表达量和活性，使其成为了淀粉生物合成的限速酶，缓冲AGPase随蔗糖供应波动的变化是提高淀粉合成速度的途径之一。本课题组研究证实了正常马铃薯体内表达大肠杆菌AGPase编码glgC，部分替代内源AGPase可在一定程度缓冲蔗糖供应波动对AGPase形成和活性的影响；后续研究工作表明，在蔗糖存在的条件下多拷贝glgC可比单拷贝glgC显著增加AGPase和糖原合成；本申请课题旨在马铃薯反义AGPase小亚基突变体块茎内表达双拷贝glgC，实现内源AGPase完全替代，缓冲蔗糖供应波动对AGPase形成和活性的影响，提高淀粉合成量；同时，在替代的条件下，关闭直链淀粉合成分支途径，在实现提高淀粉含量的同时，增加纯支链淀粉合成量。

原料品种淀粉含量低是限制我国马铃薯淀粉加工效率及产业发展的瓶颈，本研究运用代谢生物学和基因工程方法，研究了源组织（叶片）和库组织（块茎）在改变其GBSSI和AGPase表达情况下，对其酶活力及其淀粉生物合成的效应，结果表明，大肠杆菌glgC基因在直链淀粉合成和ADP-葡萄糖合成突变体（gbssI和ss）内表达可显著提高淀粉生物合成，单拷贝glgC在gbssI突变体源与库组织同时表达比其仅在库组织表达更显著提高淀粉生物合成量，双拷贝glgC在ss突变体源与库组织表达增加的淀粉合成高于其仅在库组织表达、更远高于单拷贝glgC的表达，转化子试管苗表观淀粉含量最高达29%。转化子淀粉生物合成的改变可能是由于内源AGPase部分或完全被外源AGPase替代，缓冲了淀粉合成底物ADP-葡萄糖供应随昼夜周期的波动，从而增加了淀粉的合成。本研究获得的高淀粉马铃薯转化子为高淀粉育种创新了种质，为解决产业瓶颈问题奠定了基础。