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薯蓣皂甙元(皂素)是世界上合成甾体激素类药物最重要的原料,其产品达到200多种。盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis C. H. Wright)为我国特有,一直是我国生产皂素的主要原料。长期采挖导致其野生枯竭,远远不能满足皂素生产的需求,人工栽培的盾叶薯蓣已经成为皂素生产的主要原料。但是人工栽培的盾叶薯蓣块茎中薯蓣皂甙元的含量普遍比较低,因此,有必要加强盾叶薯蓣遗传改良、提高其薯蓣皂甙元合成能力。利用植物分子生物学与转基因技术调控盾叶薯蓣皂素生物合成途径中关键酶基因的表达水平将是提高皂素含量最有效的途径。胆固醇是薯蓣属植物皂素生物合成的前体物质。胆固醇是植物甾醇之一,它与植物体内众多的C24-甲基甾醇和C24-乙基甾醇一样,都是以环阿屯醇为前体延同一条合成途径衍生而来的,只是C24-甲基甾醇和C24-乙基甾醇的合成需要C24甲基转移酶(SMT)的参与,因此,抑制盾叶薯蓣SMT将降低C24-烷基甾醇的合成而有利于胆固醇的合成,从而可促进皂素的合成。研究采用简并RT-PCR技术与RACE技术首次成功克隆了盾叶薯蓣的SMT1基因全长cDNA和SMT2基因3’端cDNA片段。SMT1基因全长cDNA为1459bp,含有一个1002bp的开放阅读框、95bp的5’端非翻译区和362bp的3’端非翻译区。SMT1基因推导编码的蛋白含333个氨基酸残基,其序列与玉米、陆地棉、高粱、大豆、拟南芥等植物SMT1的一致性达到78%-82%,并同样有Region Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ为甾醇底物结合位点,Region Ⅱ为腺苷甲硫氨酸结合位点。所克隆的SMT2基因3’端cDNA片段为769bp,其中3’端非翻译区为151bp,编码区所编码的205个氨基酸残基序列也与其它植物的SMT具有很高的一致性。用荧光实时定量PCR首次分析了盾叶薯蓣四个组成型基因Actinl、Actin2、β-Tubulin及GAPDH在幼叶、成熟叶、茎段和地下块茎中的表达稳定性,结果表明GAPDH基因的表达稳定性最好。以GAPDH为参照基因,用qPCR技术分析了盾叶薯蓣SMT1和SMT2基因在在幼叶、成熟叶、茎段和地下块茎中的表达量差异。结果表明,SMT1基因表达量在嫩叶中最高,其次是成熟叶,再次是茎段,在地下块茎中表达最低；嫩叶SMT1表达量大约为块茎的6倍、为茎段的4.5倍、为成熟叶的2倍；SMT2基因表达量则在成熟叶最高,茎段中最低,成熟叶中表达量为茎段的4倍,为嫩叶和块茎的2倍。构建了盾叶薯蓣SMT1基因反义表达载体anti-SMT1和SMT1基因干扰载体SMT1-KNAi,并通过根癌农杆菌介导的转基因方法分别培育出了转anti-SMT1载体和SMT1-RNAi载体的盾叶薯蓣转基因植株。