【“巾帼科苑•女科学家”专辑】曹晓风院士：植物如何平衡生长与温度适应？翻译调控藏玄机

植物作为固着生物，其生长发育和地理分布极易受到外界环境条件变化的影响，其中温度是至关重要的因素。在农业生产中，异常温度波动严重影响作物的品质和产量，对粮食安全带来严峻挑战。为了应对环境温度变化的影响，植物进化出复杂的调控机制，涉及转录、转录后、翻译和翻译后修饰等层面的调控。然而，这一过程中的翻译调控机制目前研究仍然较少。

近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风院士团队在《科学通报》发表题为“核糖体介导的翻译调控与植物环境温度适应”的综述文章。文章系统总结了近年来植物翻译调控及其对环境温度响应的研究进展，深入解析了植物在翻译层面平衡生长发育与温度适应的机制，并展望了利用翻译调控精准改良作物性状的策略。

翻译调控是一个复杂且多层次的过程，从而确保细胞能够根据内外环境的变化在不同阶段精确地调控蛋白质合成，维持细胞的正常功能。在核糖体翻译过程中，RNA结合因子以及mRNA上的非编码区域(例如上游开放阅读框uORFs、RNA二级结构和多聚腺苷酸尾巴等)通过调节核糖体翻译效率调控植物生长发育和外界环境适应等过程。当翻译过程异常停滞时，核糖体相关质量控制(RQC)系统被激活，通过识别停滞的核糖体、分离核糖体亚基、泛素化降解异常新生肽链以及修复回收tRNAs等过程，维持蛋白质稳态，防止错误蛋白积累。RQC系统在植物应对温度变化中发挥重要作用。例如，水稻中的温敏雄性不育基因tms5通过调控RQC相关通路，影响tRNA的修复和循环，进而调控植物育性。

为应对外界复杂环境的变化，植物需要不断平衡生长发育和胁迫响应基因的表达，而翻译调控在这一过程中发挥着重要作用。随着技术的发展和研究的深入，人们对动植物翻译的基本过程和调控机制有了更清晰的认识，这对于治疗人类疾病和加速作物分子育种具有重要意义。例如，通过基因编辑技术调控uORFs的表达，从而精准控制基因的翻译，对于改良作物具有重要应用前景。未来，随着更多翻译调控元件的功能被揭示，这些发现将为分子育种提供新思路，助力农业可持续发展。

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张笑凡, 王震, 周灿, 等. 核糖体介导的翻译调控与植物环境温度适应. 科学通报