利用學生式t-test 軟體，計算澱粉含量變化與澱粉合成相關基因之相關性 與其間是否呈現顯著性差異。
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結 果
1. 葉鞘中澱粉合成、澱粉分解與蔗糖轉運蛋白基因於抽穗期間之表現 1.1. 水稻上位葉葉鞘在抽穗期間其澱粉與可溶性醣類含量變化
收取抽穗前 20 天至抽穗後 20 天之 TNG67 水稻劍葉下第一 (-1)、第二 (-2) 與第三葉 (-3) 葉鞘 (圖一 d)，每隔 5 天採收一次，以酵素分析法進行澱粉含量測 定。在這段期間，-2 葉葉鞘中的澱粉在抽穗前 5 天開始快速累積，並且於抽穗當 天達到最高量，抽穗後又快速下降 (圖二 a)。另外由碘液染色的結果亦顯示，澱 粉粒在抽穗前大量累積在葉鞘維管束周圍的薄壁細胞中，而抽穗後澱粉粒明顯變 少 (圖二 b)。而於-1 及-3 葉葉鞘中也觀察到相似-2 葉葉鞘之澱粉含量變化趨勢，
但並沒有-2 葉葉鞘明顯，且在此分析時期間，-3 葉葉鞘中的澱粉量遠低於-1 及-2 葉葉鞘 (圖二 a)。由澱粉含量變化的結果顯示，水稻上位葉葉鞘中-2 葉葉鞘為抽 穗期間最主要的澱粉暫存組織。
除了-2 葉葉鞘中澱粉含量在抽穗期間的變化，我們也觀察抽穗期間葉鞘中可 溶性醣類的變化趨勢，收集抽穗前9 天到抽穗後 9 天之水稻-2 葉葉鞘，每隔三天 收取材料一次，以酵素分析法測定其中澱粉、蔗糖及葡萄醣之含量變化。結果顯 示澱粉累積最大量的時間在抽穗前 6 天 (圖三)，而蔗糖與葡萄糖含量於採收材料 期間，均在抽穗後時期有上升的趨勢，蔗糖於抽穗後 6 天之含量最高，而葡萄糖 則一直持續上升至抽穗後 9 天 (圖三)，此分析結果顯示抽穗之後澱粉降解成葡萄 糖之同時，蔗糖亦在葉鞘中漸進合成。
1.2. 移除幼穗之水稻其葉鞘澱粉含量於抽穗期間之變化
為了探討水稻-2 葉葉鞘於抽穗後之澱粉降解過程，是由葉鞘本身生長發育之 調控或是與儲藏組織碳源需求 (sink demand) 有關，我們於抽穗前 5 天將水稻幼穗 從劍葉葉鞘中移除，並且觀察-2 葉葉鞘在抽穗前 7 天至抽穗後 20 天之澱粉含量變
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化。如圖四所示，對照組 (未去除幼穗) -2 葉葉鞘中的澱粉於抽穗當天達到最大量 後，隨著幼穗抽出而開始一路降解，如將幼穗移除，則-2 葉葉鞘中澱粉累積期會 增長，故延遲-2 葉葉鞘澱粉含量下降的時間。於移除幼穗 15 天後，-2 葉葉鞘中的 澱粉含量達到最高峰，其澱粉累積量更高於對照組水稻在抽穗當日的澱粉含量 (圖 四)，此結果證明-2 葉葉鞘中的澱粉降解反應之發生與抽穗時間具有高度相關性。
1.3. 澱粉合成相關基因在葉鞘儲存-供源轉變期間之表現
為探討調控水稻抽穗期間澱粉含量變化之分子機制，採收抽穗前20 天至抽穗 後20 天-2 葉葉鞘材料，並將葉鞘縱剖成相等兩部份，一部份利用酵素法進行澱粉 含量測定，另一部份分析澱粉合成相關基因之表現。針對 ADP-glucose pyrophos-phorylase (AGPase)、granule-bound starch synthase (GBSS)、soluble starch synthase (SSS)、starch branching enzyme (SBE)/ debranching enzyme (DBE) 四群酵素，利用 專一性引子 (表一) 並以 real-time RT-PCR 方法進行 17 個澱粉合成相關基因之表現 分析。分析結果顯示，GBSSI 及 SSSII-3 兩基因於葉鞘中的表現量極低，故沒有進 行進一步之分析，而其他基因之 mRNA 表現量與澱粉含量變化進行相關性分析 後，顯示其中有六個基因: AGP-L2、GBSSII、SSSI、SBEI、SBEIII 及 SBEIV 與-2 葉葉鞘中的澱粉含量變化呈現高度相關性 (表二)，其相關系數 (r 值) 分別為 0.88、0.88、0.69、0.84、0.86 及 0.81，推測此六個基因極有可能為主要影響水稻 抽穗前，葉鞘中澱粉累積量之主要基因。此外，可將這些澱粉合成相關基因依其 表現先後順序區分成三群：(一) 早期表現基因，於抽穗前 20 天即大量表現，之後 隨著時間而持續降低表現量，包含GBSSII、SSSI 及 SSSII-1；(二) 中期表現基因，
於抽穗前 20 天具有中度表現量，直到抽穗前 10 天表現量達到高峰，接近抽穗時 間表現量又再下降，其中包括AGP-L2、AGP-S1、SSSIII、SSSIV-1 與 SSSIV-2；(三) 晚期表現基因，從抽穗前 20 天至抽穗前 10 天均呈現低表現量，近抽穗日表現量 增高，SSII-2、SBEI、SBEIII 與 SBEIV 屬於這類型表現的基因 (圖五)。
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1.4. α-amylase, β-amylase 及 OsSUTs 基因於葉鞘儲存-供源轉變期間之表現
水稻葉鞘由儲存組織轉變成供源組織時，可依其醣類代謝過程分成三階段 : 首先澱粉會在葉鞘中大量合成並累積，接著抽穗後澱粉快速分解且合成蔗糖，最 後蔗糖會轉運到發育的穀粒中幫助穀粒充實。所以我們除了分析澱粉合成相關基 因於抽穗期間的表現情形外，還探討了澱粉分解相關基因 (包含 α-amylases 與 β-amylase) 及蔗糖轉運蛋白基因 (OsSUTs) 之表現變化。在 α-amylase 基因家族 中，以real-time RT-PCR 技術分析了 α-amylase1A、2A 及 3E 三個成員在-2 葉葉鞘 中於抽穗期間的表現，結果顯示α-amylase1A 及 3E 之 mRNA 含量在儲存型葉鞘與 供源型葉鞘中沒有明顯差異 (圖六 a、c)，而 α-amylase2A 在抽穗後 14 天的表現量 為抽穗前14 天的 1.7 倍。另外，葉鞘中 β-amylase 基因之表現在抽穗後 14 天為抽 穗前14 天的 1.6 倍 (圖六 b、d)。
在分析水稻葉鞘五個蔗糖轉運蛋白基因 (OsSUT1~5) 在抽穗期間的表現變化 中，結果顯示OsSUT3 及 5 其基因表現量極低而幾乎偵測不到，而 OsSUT1 及 4 之 mRNA 含量在供源型葉鞘中有被提高之趨勢 (圖七 a、c)。OsSUT1 在儲存時期的 葉鞘中沒有明顯變化，直到抽穗後大量提高表現，並於抽穗後7 天達到最大 mRNA 含量，而抽穗後14 天的表現量為抽穗前 14 天之 2.1 倍 (圖七 a)。OsSUT4 基因表 現於抽穗前亦無明顯改變，抽穗之後緩慢上升，而於抽穗後14 天到達高峰，抽穗 後14 天之 mRNA 含量為抽穗前 14 天的 1.6 倍 (圖七 c)。然而 OsSUT2 則不論在抽 穗前或抽穗後均沒有明顯變化，但其mRNA 於葉鞘中的含量高於 OsSUT1 及 4 兩 基因 (圖七 b)。