中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓峰教授领导的研究团队取得重要科研成果，揭示了控制种子到幼苗转变的关键翻译调控机制，相关研究发表在《美国国家科学院院刊》上，为植物在分子水平上控制发芽提供了关键见解。

种子休眠和萌发是植物发育过程中的关键阶段，萌发标志着从休眠到活跃生长的过渡，这一过程受内部激素信号(如脱落酸(ABA)和赤霉素(GA)之间的拮抗相互作用)以及外部因素(如光照、温度和湿度)的调控。而收获前发芽(PHS)现象，即种子因休眠不足在穗上过早发芽，会导致全球谷物作物产量大幅下降，因此，了解控制种子休眠和发芽的分子机制对提高作物抗逆性、保障粮食安全意义重大。

近期研究虽强调了储存的mRNA翻译在早期萌发过程中的作用，但mRNA分子中调控翻译的特定顺式调控元件在种子萌发中的具体作用尚不明确。

在此次研究中，曹晓峰教授团队采用转录组学和翻译组学综合分析方法，系统剖析了发芽过程中基因表达的动态调控。研究人员利用核糖体缺陷突变体，证明其延迟萌发与脱落酸(ABA)生物合成的关键基因ABA2有关。进一步研究发现，ABA2的5′非翻译区(UTR)包含一个上游开放阅读框(uORF)，该uORF可抑制下游编码序列(CDS)的翻译。

更深入的研究表明，这一调控机制在水稻中高度保守。利用CRISPR-Cas9介导敲除水稻OsABA2基因的uORF，可有效抑制PHS。此外，团队还在水稻品种中鉴定出两种主要的uORF单倍型，它们通过微调OsABA2的表达来调控PHS抗性。

这些发现从根本上揭示了翻译调控和自然遗传变异如何协调种子休眠和发芽，同时为作物改良提供了实用的分子策略，有望助力农业生产的可持续发展和粮食安全的保障。

更多信息： Zhen Wang 等，《脱落酸缺乏2基因上游开放阅读框对种子到幼苗转变的控制》，《美国国家科学院院刊》(2025)。