2025年6月6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PNAS发表题为“Control of seed-to-seedling transition by an upstream open reading frame in ABSCISIC ACID DEFICIENT 2”的研究论文，该研究系统解析种子萌发过程中转录与翻译水平的动态调控网络。

       在研究过程中使用九圃培养箱，精准模拟特定环境因素，进行拟南芥与水稻的发芽实验，测定发芽率。

文献引用的九圃产品——九圃植物培养箱BPC500DH

相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2502155122

     穗萌发（Pre-harvest sprouting, PHS)现象是由于种子休眠不足，导致谷物在收获前遇上持续降雨而在穗上萌发的现象，造成全球主要粮食作物的显著减产。因此，深入解析种子休眠与萌发的分子调控机制，对提升作物抗逆能力和保障粮食安全具有重要战略意义。近年来研究表明，种子中储存mRNA的翻译对于早期种子萌发至关重要。在mRNA序列中存在多种顺式元件对基因翻译具有关键调节功能，然而其在种子萌发过程中的研究相对有限。

图 核糖体缺陷突变体的延迟萌发部分依赖于ABA水平

      该研究基于转录组和翻译组分析，系统解析了萌发过程中转录与翻译水平的动态调控网络。以核糖体缺陷突变体为例，证实其萌发延迟表型与ABA合成关键基因ABA2相关。ABA2基因5′ UTR中存在上游开放阅读框(uORF)，能够抑制下游CDS的翻译。深入研究发现，该调控机制在水稻中高度保守，通过基因编辑技术靶向敲除OsABA2的uORF可有效抑制穗萌发现象。更重要的是，该研究在水稻品种中鉴定出该uORF的两种主要单倍型，其通过调控OsABA2表达水平影响穗萌发抗性。这项工作不仅揭示了翻译调控和遗传变异在种子休眠与萌发中的核心作用，更为作物遗传改良提供了新思路。

ABA2 uORF工作模型图

      中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风团队助理研究员王震和博士生张笑凡为论文第一作者，曹晓风研究员和王震助理研究员为论文通讯作者。该研究得到农业农村部重大专项和国家自然科学基金等项目的资助。