種子作為植物繁衍的核心載體，其萌發與休眠是植物長期進化形成的關鍵適應性策略。這一策略不僅維系著物種延續和生態平衡，更直接影響農業生產和糧食安全。種子萌發是植物從休眠狀態向活躍生長狀態轉變的關鍵節點，這一過程受多種內在因素和外界環境的調節，包括激素信號(如脫落酸ABA和赤霉素GA的拮抗作用)，環境感知(如光、溫度和水分等)的協同調控。其中，穗萌發（Pre-harvest sprouting, PHS）現象是由于種子休眠不足，導致谷物在收獲前遇上持續降雨而在穗上萌發的現象，造成全球主要糧食作物的顯著減產。因此，深入解析種子休眠與萌發的分子調控機制，對提升作物抗逆能力和保障糧食安全具有重要戰略意義。

近年來研究表明，種子中儲存mRNA的翻譯對于早期種子萌發至關重要。在mRNA序列中存在多種順式元件對基因翻譯具有關鍵調節功能，然而其在種子萌發過程中的研究相對有限。本研究基于轉錄組和翻譯組分析，系統解析了萌發過程中轉錄與翻譯水平的動態調控網絡。以核糖體缺陷突變體為例，證實其萌發延遲表型與ABA合成關鍵基因ABA2相關。ABA2基因5′ UTR中存在上游開放閱讀框(uORF)，能夠抑制下游CDS的翻譯。深入研究發現，該調控機制在水稻中高度保守，通過基因編輯技術靶向敲除OsABA2的uORF可有效抑制穗萌發現象。更重要的是，我們在水稻品種中鑒定出該uORF的兩種主要單倍型，其通過調控OsABA2表達水平影響穗萌發抗性。這項工作不僅揭示了翻譯調控和遺傳變異在種子休眠與萌發中的核心作用，更為作物遺傳改良提供了新思路。

該研究結果以題為Control of seed-to-seedling transition by an upstream open reading frame in ABSCISIC ACID DEFICIENT 2的研究論文于2025年6月6日發表在PNAS雜志。中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風團隊助理研究員王震和博士生張笑凡為論文第一作者，曹曉風研究員和王震助理研究員為論文通訊作者。該研究得到農業農村部重大專項和國家自然科學基金等項目的資助。

ABA2 uORF工作模型圖