植物作為固著生物，其生長發育和地理分布極易受到外界環境條件變化的影響，其中溫度是至關重要的因素。在農業生產中，異常溫度波動嚴重影響作物的品質和產量，對糧食安全帶來嚴峻挑戰。為了應對環境溫度變化的影響，植物進化出復雜的調控機制，涉及轉錄、轉錄后、翻譯和翻譯后修飾等層面的調控。然而，這一過程中的翻譯調控機制目前研究仍然較少。

近日，中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風院士團隊在《科學通報》發表題為“核糖體介導的翻譯調控與植物環境溫度適應”的綜述文章。文章系統總結了近年來植物翻譯調控及其對環境溫度響應的研究進展，深入解析了植物在翻譯層面平衡生長發育與溫度適應的機制，并展望了利用翻譯調控精準改良作物性狀的策略。

翻譯調控是一個復雜且多層次的過程，從而確保細胞能夠根據內外環境的變化在不同階段精確地調控蛋白質合成，維持細胞的正常功能。在核糖體翻譯過程中，RNA結合因子以及mRNA上的非編碼區域(例如上游開放閱讀框uORFs、RNA二級結構和多聚腺苷酸尾巴等)通過調節核糖體翻譯效率調控植物生長發育和外界環境適應等過程。當翻譯過程異常停滯時，核糖體相關質量控制(RQC)系統被激活，通過識別停滯的核糖體、分離核糖體亞基、泛素化降解異常新生肽鏈以及修復回收tRNAs等過程，維持蛋白質穩態，防止錯誤蛋白積累。RQC系統在植物應對溫度變化中發揮重要作用。例如，水稻中的溫敏雄性不育基因tms5通過調控RQC相關通路，影響tRNA的修復和循環，進而調控植物育性。

為應對外界復雜環境的變化，植物需要不斷平衡生長發育和脅迫響應基因的表達，而翻譯調控在這一過程中發揮著重要作用。隨著技術的發展和研究的深入，人們對動植物翻譯的基本過程和調控機制有了更清晰的認識，這對于治療人類疾病和加速作物分子育種具有重要意義。例如，通過基因編輯技術調控uORFs的表達，從而精準控制基因的翻譯，對于改良作物具有重要應用前景。未來，隨著更多翻譯調控元件的功能被揭示，這些發現將為分子育種提供新思路，助力農業可持續發展。

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張笑凡, 王震, 周燦, 等. 核糖體介導的翻譯調控與植物環境溫度適應. 科學通報