文章题目： Translational regulation plasticity shapes wheat grain adaptation to heat stress

发表期刊： Genome Biology

作者团队： 中国农业大学农学院/前沿科学中心 彭惠茹教授团队

发表时间： 2025年11月

全球气候变暖导致极端高温事件频发，严重威胁粮食安全。普通小麦（Triticum aestivum）作为全球最重要的粮食作物之一，为人类提供超过20%的热量和35%的蛋白质，但其生殖生长期最适温度仅为15-20°C，对热胁迫极度敏感。研究表明，全球平均气温每升高1°C，小麦产量将减少6.0%。传统研究多聚焦于转录水平解析热响应机制，但基因表达在"转录-翻译-蛋白"多级调控中存在显著解耦，翻译调控作为连接转录组与蛋白质组的关键环节，在作物热适应中的作用长期被忽视。因此，系统解析小麦籽粒热胁迫响应的翻译调控机制，挖掘可应用于育种的功能元件，对培育气候适应性作物具有重要的理论与实践意义。

研究目的

为揭示小麦籽粒热胁迫响应的翻译调控机制，中国农业大学彭惠茹教授团队联合孙其信院士、倪中福教授等，利用核糖体图谱分析（Ribosome Profiling）结合高通量测序技术，构建了小麦籽粒热胁迫翻译组全景图谱，系统解析了mRNA翻译效率动态、上游开放阅读框（uORF）与下游开放阅读框（dORF）的调控功能、长链非编码RNA编码微蛋白（lORF）的作用机制，以及多倍体小麦亚基因组翻译偏倚的分子基础。该研究于2025年2月在国际学术期刊《Genome Biology》（IF：10.1）上发表，论文标题为"Translational regulation plasticity shapes wheat grain adaptation to heat stress"（doi: 10.1186/s13059-025-03848-4）。

文章提出了翻译调控可塑性是塑造小麦籽粒热适应的核心机制，首次系统揭示了uORF/dORF、lncRNA编码微蛋白及亚基因组不平衡翻译在作物热胁迫响应中的功能，为设计育种提供了大量可操作的分子靶点。

图1：小麦籽粒在热应激反应中的主动翻译过程概述

高质量组学数据产出，翌圣产品深度赋能

在这项横跨组学建库、分子克隆与功能验证的重磅研究中，翌圣（Yeasen）多款产品嵌入关键实验环节，为数据的准确性与可重复性提供了坚实保障。

RNA-seq文库构建：翌圣MaxUp II mRNA建库试剂盒奠定转录组数据基石

为系统比较热胁迫下的转录组变化，研究团队需要从小麦籽粒总RNA中高效富集完整mRNA并构建高质量测序文库。在该环节，研究团队采用了翌圣Hieff NGS MaxUp II Dual-Mode mRNA Library Prep Kit for Illumina（Cat#12300）。该试剂盒通过Oligo(dT)磁珠精准捕获poly(A)+ RNA，配合高效的片段化与接头连接体系，确保了后续NovaSeq 6000平台测序获得高比对率、低rRNA残留的转录组数据，为翻译效率（TE）计算提供了可靠的转录本丰度基准。

精准载体构建与基因克隆：翌圣Canace Gold高保真酶护航序列保真

在验证uORF及lORF功能的实验中，研究团队需将TaHSFB1 uORF、lORF4/5/10/14等序列克隆至pCAMBIA1300-GFP及双荧光素酶报告载体。PCR扩增环节采用了翌圣2× Hieff Canace Gold PCR Master Mix（Cat#10149）。该预混液基于高保真DNA聚合酶，具有卓越的扩增准确性和长片段稳定性，确保了亚细胞定位、Co-IP及LCI等下游功能验证实验中载体序列的零突变，为精准确认翻译调控元件的生物学功能排除了技术噪音。

高效RT-qPCR定量验证：翌圣一步法RT与UNICON qPCR体系联合赋能

在双荧光素酶报告系统验证及内参归一化分析中，研究团队需要对大量样品进行快速、精准的基因表达定量。为此，实验采用了翌圣的逆转录与qPCR一体化解决方案：首先使用Hifair® Advance Fast One-step RT-gDNA Digestion SuperMix（Cat#11151）实现基因组DNA去除与cDNA合成的一步完成；随后配合Hieff UNICON® Universal Blue qPCR SYBR Green Master Mix（Cat#11184）在Bio-Rad CFX96平台上进行定量检测。该组合不仅简化了实验流程，更凭借优异的扩增线性与批次稳定性，为LUC/REN活性比值校正及热响应基因的表达验证提供了高可信度的数据支撑。

从翻译调控"密码"到育种新靶标

这项研究的意义远超基础机制层面。研究团队将翻译组数据与316份小麦自然群体的基因组变异及表型数据整合，发现携带特定lORF10单倍型（Hap1）的材料具有更低的胁迫敏感指数（SSI），即更强的耐热性。这意味着，翻译调控元件本身可作为分子育种的直接靶标——通过筛选优异uORF/lORF等位变异，有望在不影响转录本丰度的前提下，精细调控蛋白产出时机与剂量，从而培育适应未来气候的耐热小麦新品种。

彭惠茹教授团队的工作，首次在作物热胁迫响应领域建立了"翻译组-调控元件-微蛋白-表型变异"的完整证据链，彰显了多组学整合在功能基因组学时代的强大解析力。

这一研究成果的发表，再次印证了翌圣分子生物学与NGS产品在农业前沿科研中的可靠性与高效性。 从高通量文库构建到高保真克隆，从快速逆转录到精准定量，翌圣始终以稳定的性能陪伴科研工作者探索生命科学的未知边界。

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