Plant Cell | 小麦研究中心在小麦籽粒翻译调控领域取得新进展

近日，中国农业大学小麦研究中心在The Plant Cell在线发表了题为“The translational landscape of bread wheat during grain development”的研究论文。该研究构建了首个小麦籽粒发育的翻译组图谱，全面解析了籽粒发育的翻译调控机制，揭示了控制籽粒发育的翻译调控元件，为未来小麦产量和品质基因的精准调控提供了新方案。

小麦是世界上种植最广泛的作物之一，其籽粒贡献了人类所需约20%的能量。目前对小麦籽粒发育基因的表达调控机制解析主要集中于转录水平，而对基因表达的翻译调控机制认识较少。开展籽粒翻译组研究不仅可以定量描述遗传信息从mRNA到蛋白质的传递过程，还可发掘包括小肽在内的未知蛋白。在翻译层面揭示小麦籽粒发育基因的表达调控机制，可为通过分子设计育种改良小麦产量和品质奠定基础。

该研究利用核糖体谱和多聚核糖体谱分析技术构建了小麦籽粒发育的翻译组图谱。揭示了许多产量和品质相关基因的表达在不同发育阶段被特异地翻译调控。小麦亚基因组间发生了翻译调控的分化，提高了异源六倍体小麦基因表达调控的可塑性。此外，新鉴定了小麦籽粒中许多未知的开放阅读框（ORF）。发现上游ORF（uORF）作为翻译调控元件可以抑制甚至增强基因的翻译。基因翻译可能受到uORF、下游ORF和microRNA的共同调控。

综上所述，该研究构建了首个小麦籽粒发育的翻译图谱，全面揭示了籽粒发育过程的翻译调控机制，为小麦功能基因组学研究提供了宝贵的资源。该研究填补了六倍体小麦在翻译调控研究领域的空白，为未来精准调控蛋白表达从而辅助小麦分子设计育种提供了理论支撑。

图 1. 六倍体小麦籽粒发育的翻译图谱

鉴于这项工作的重要意义，The Plant Cell杂志刊发了杂志社编辑Mariana A. S. Artur撰写的题为“Whole grain: A genome-wide landscape of translational regulation during bread wheat development”的评论文章，对该工作给予了高度评价，认为“该研究提供的小麦籽粒翻译调控图谱有助于小麦基因组注释的改进并为未来小麦遗传改良提供了有用的资源”。

中国农业大学农学院小麦研究中心的彭惠茹教授为该论文的通讯作者。博士生郭译文和博士后陈永明为共同第一作者。孙其信教授、倪中福教授、姚颖垠教授、辛明明教授、胡兆荣副教授和郭伟龙副教授对该工作进行了指导和帮助。此外，特别感谢博士生秦震及已毕业博士生田雪军提供的技术指导，邓姝晨在画图方面提供的帮助，李雨桐在语言润色方面给予的帮助。

该工作得到了国家自然科学基金项目（31971942和31991210）的资助。

原文连接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad075

评论文章连接：https://doi.org/10.1093/plcell/koad078