植物在应对病原感染、高温干旱、低氧和盐碱等生物与非生物胁迫时,如何在分子层面迅速做出反应?长期以来,植物逆境应答中的基因转录调控已受到广泛关注,然而,作为蛋白质合成关键步骤的翻译调控,尽管其响应更为迅速且调控机制更为复杂,却始终缺乏系统性的研究。近年来,随着核糖体测序( Ribo-Seq )、空间组学等技术的进步,研究者们开始能够深入解析翻译调控在植物胁迫响应中的多层次调节网络。
近日, 杜克大学董欣年教授与项耶子博士 在Annual Review of Phytopathology在线发表了 题为Translational Regulation of Plant Stress Responses: Mechanisms, Pathways, and Applications in Bioengineering的 长篇综述论文 。文章系统梳理了翻译调控在植物响应生物与非生物胁迫中的最新研究 进展 ,探讨了基因编辑等工具在精准调控翻译过程中的潜力,为实现作物“高产”与“抗逆”兼顾的精准分子育种提供了新思路。文章最后,展望了该领域未来的研究方向。
该综述从多个层面阐述和归纳了植物胁迫响应中的翻译调控研究最新进 展:(1)mRNA 层面的调控机制,包括非典型 5 ′帽结构(例如 NAD + -cap )、 Internal Ribosome Entry Site 、 Kozak 序列、上游开放阅读框( uORFs )、 RNA 结构、修饰(例如 m 6 A )、可变剪接和小 RNA 的调控;(2)核糖体合成与组成的动态调控;(3)tRNA 水平的调控与密码子使用对翻译效率的影响;(4)mRNA 的空间分布与区域性翻译机制。
图1. mRNA特征、核糖体和tRNA参与翻译调控的机制
图2. mRNA在成熟及转运过程中,通过空间定位实现的翻译调控
https://doi.org/10.1146/annurev-phyto-121823-032335
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