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種子作為植物繁衍的核心載體，其萌發(fā)與休眠是植物長期進化形成的關(guān)鍵適應性策略。這一策略不僅維系著物種延續(xù)和生態(tài)平衡，更直接影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全。種子萌發(fā)是植物從休眠狀態(tài)向活躍生長狀態(tài)轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵節(jié)點，這一過程受多種內(nèi)在因素和外界環(huán)境的調(diào)節(jié)，包括激素信號（如脫落酸ABA和赤霉素GA的拮抗作用），環(huán)境感知（如光、溫度和水分等）的協(xié)同調(diào)控。其中，穗萌發(fā)（PHS）現(xiàn)象是由于種子休眠不足，導致谷物在收獲前遇上持續(xù)降雨而在穗上萌發(fā)的現(xiàn)象，會造成主要糧食作物的顯著減產(chǎn)。因此，深入解析種子休眠與萌發(fā)的分子調(diào)控機制，對提升作物抗逆能力和保障糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。近年來研究表明，種子中儲存mRNA的翻譯對于早期種子萌發(fā)至關(guān)重要。在mRNA序列中存在多種順式元件對基因翻譯具有關(guān)鍵調(diào)節(jié)功能，然而其在種子萌發(fā)過程中的研究相對有限。中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風團隊基于轉(zhuǎn)錄組和翻譯組分析，系統(tǒng)解析了萌發(fā)過程中轉(zhuǎn)錄與翻譯水平的動態(tài)調(diào)控網(wǎng)絡。以核糖體缺陷突變體為例，研究證實其萌發(fā)延遲表型與ABA合成關(guān)鍵基因ABA2相關(guān)。ABA2基因5′ UTR中存在上游開放閱讀框（uORF），能夠抑制下游CDS的翻譯。進一步研究發(fā)現(xiàn)，該調(diào)控機制在水稻中高度保守，通過基因編輯技術(shù)靶向敲除OsABA2的uORF可有效抑制穗萌發(fā)現(xiàn)象。更重要的是，研究團隊在水稻品種中鑒定出該uORF的兩種主要單倍型，其通過調(diào)控OsABA2表達水平影響穗萌發(fā)抗性。該研究工作不僅揭示了翻譯調(diào)控和遺傳變異在種子休眠與萌發(fā)中的核心作用，更為作物遺傳改良提供了思路。6月6日，相關(guān)研究成果以Control of seed-to-seedling transition by an upstream open reading frame in ABSCISIC ACID DEFICIENT 2為題，發(fā)表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重大專項、國家自然科學基金等的支持。論文鏈接ABA2 uORF工作模型圖