中国农业大学研究生院，中国农业大学研究生院招生简章
撰文 | 郭译文、陈永明
责编 | 王一
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。
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。
该研究利用多聚核糖体图谱（Polysome profiling）和核糖体图谱（Ribosome profiling）分析技术，构建了小麦籽粒发育（开花后5天、10天和15天）的翻译图谱。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。分析发现小麦亚基因组间发生了翻译调控的分化，亚基因组翻译不平衡与籽粒发育进程相关，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）。证明了上游ORF（uORF）作为翻译调控元件可以抑制甚至增强主ORF（mORF）的翻译。microRNA和uORF可以共同抑制下游mORF的翻译，但dORF可以增强mORF的翻译。
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。
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
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