Abstract
本論文之實驗主旨是探討水稻α-澱粉水解酵素基因αAmy3 (RAmy3D) 的基因表現受到培養基中糖 (碳素源)調控之分子機制。另一方面也探討種子時期組織 (胚、糊粉層細胞) 與營養組織 (根、莖、鞘、葉) 的α-澱粉水解酵素基因mRNA之poly(A)長度與轉譯能力的差異性。在高等植物細胞中，以碳水化合物的代謝來促成對有關酵素基因的代謝性調節，是為了適應在不同器官或組織中養分狀態的變化，亦即控制碳水化合物的供需平衡，此分子機制對於植物細胞中碳水化合物的儲存或利用有相當的重要性。在水稻懸浮細胞培養基含糖時，α-澱粉水解酵素基因αAmy3表現甚弱，是因為此基因的表現受到糖代謝物存在的迴饋抑制，而在培養基缺糖時，αAmy3基因表現劇烈增強，則是因為糖代謝物減少所造成的代謝性誘導。因此，水稻α-澱粉水解酵素基因αAmy3之基因表現的代謝性調節可分為兩部分--即糖抑制作用與代謝性去抑制作用。在糖抑制作用的分子機制上，αAmy3之受糖抑制的基因表現是藉由hexokinase磷酸化單醣的動作所引發，使αAmy3 基因的表現減弱，而不是因為單醣通過hexosetransporter進入細胞質而啟動。在代謝性去抑制作用的分子機制上，於缺糖的情況下，細胞內AMP的濃度隨時間的增長而大幅增高，進而活化AMP-activated protein kinase，所引發的蛋白質磷酸化導致αAmy3基因表現的增強。所以αAmy3基因表現受糖調節的糖抑制作用是由hexokinase來促成，而於缺糖時的代謝性去抑制作用是由 AMP-activated protein kinase來促成。種子時期組織的α-澱粉水解酵素基因 mRNA之鹼基長度較在營養組織的為長，並且多出約 250 個鹼基，而短缺的部分是由於 poly(A) 的縮短。即營養組織的α-澱粉水解酵素基因mRNA帶有oligo(A)(少於20~30 個adenylate residues) 或是 poly(A)tail 完全的喪失。此結果將造成其mRNA轉譯能力非常的弱，導致在葉部的α-澱粉水解酵素蛋白質含量甚低。所以藉此證實poly(A)的長度會嚴重影響mRNA的轉譯能力。