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在植物生长与应对环境胁迫过程中，脱落酸（ABA）意义重大，但其对翻译调控的影响却鲜为人知。研究人员开展了 ABA 信号与 mRNA 翻译效率关系的研究，发现 ABA 通过核心信号通路抑制翻译，GRP7&8 参与其中。该研究为植物适应环境机制提供新视角。
植物在生长过程中，常常面临各种复杂的环境挑战，比如干旱、高盐等。为了应对这些不利因素，植物进化出了一套精密的调控机制。脱落酸（Abscisic Acid，ABA）作为一种至关重要的植物激素，在植物生长发育以及应对环境胁迫方面发挥着核心作用。它能够调节植物的生理过程，帮助植物更好地适应环境变化。然而，目前科学家们对于 ABA 在转录调控方面的了解相对较多，ABA 对 mRNA 翻译效率（Translation Efficiency，TE）的影响却还存在许多未知。这种未知限制了我们对植物适应环境机制的深入理解，也促使科研人员开展相关研究来填补这一空白。
中国科学院遗传与发育生物学研究所等机构的研究人员聚焦这一问题展开研究。他们发现，ABA 处理不仅会改变基因在 mRNA 水平的表达，还会显著影响 mRNA 的翻译效率。并且，ABA 能够通过其核心信号通路抑制整体 mRNA 的翻译过程。同时，富含甘氨酸的 RNA 结合蛋白 7 和 8（GRP7&8）参与到 ABA 介导的翻译调控中，它们通过直接结合靶 mRNA 来影响翻译效率。此外，干旱胁迫对 mRNA 翻译效率的调节部分依赖于 ABA - GRP7&8 通路。这一系列发现为揭示植物适应环境的分子机制提供了新的视角，有助于我们进一步理解植物在复杂环境中的生存策略，对于农业生产中提高作物抗逆性等方面也具有潜在的指导意义。该研究成果发表在《Nature Communications》上。
研究人员在实验过程中运用了多种关键技术方法。首先是 Ribo-seq 和 RNA-seq 技术，通过对拟南芥（Arabidopsis thaliana）进行这两种测序分析，能够全面检测 ABA 处理后基因表达和翻译效率的变化情况。其次是免疫沉淀质谱（IP-MS）技术，用于鉴定与核糖体相关且受 ABA 信号通路调控的因子。还有蛋白质 - RNA 交联免疫沉淀测序（CLIP-seq）技术，该技术可以确定 GRP7 与靶 mRNA 的结合情况 。
研究结果如下：
- ABA 对基因表达和翻译效率的差异调节：对三天大的拟南芥 Col-0 幼苗进行 5 μM ABA 或模拟处理 4 小时，通过 RNA-seq 和 Ribo-seq 分析，发现 ABA 处理导致 5248 个差异表达基因（DEGs）和 1548 个差异翻译效率基因（DTE）。其中，与光合作用、叶绿素生物合成相关的基因在翻译水平受影响较大，而与核糖体生物发生相关的基因主要在 mRNA 水平被调控。
- ABA 信号通路成分对翻译效率的影响：研究人员研究了 ABA 受体突变体（pyr1pyl1/2/4）、负调控磷酸酶三突变体（abi1-2/abi2-1/hab1-1，pp2c 3m）和关键激酶突变体（snrk2.2/2.3/2.6），发现 ABA 介导的 mRNA 翻译效率调控伴随着从受体到核心信号成分（包括磷酸酶和激酶）的信号转导。
- GRP7&8 参与 ABA 介导的翻译效率调控：通过 IP-MS 发现 GRP7 和冷休克蛋白 2（CSP2）等是响应 ABA 的 RNA 结合蛋白。构建 grp7grp8 双突变体进行研究，结果表明 GRP7&8 在响应 ABA 的翻译调控中发挥作用，部分介导了 ABA 对 mRNA 翻译效率的影响。
- ABA 信号调节 GRP7&8 水平参与翻译调控：实验表明 GRP7&8 与核糖体亚基、单核糖体和多核糖体共分离，参与翻译过程。ABA 处理降低了 GRP7&8 的蛋白水平，且这种降低依赖于 ABA 信号从受体到 SnRK2s 的转导。
- GRP7&8 介导 ABA 信号调节的 mRNA 翻译效率：对 grp7grp8CR-A 进行 Ribo-seq 和 RNA-seq 分析，发现 GRP7&8 通过翻译调控影响的基因比在 mRNA 水平影响的更多，且许多 ABA 调节的翻译效率变化依赖于 GRP7&8。
- GRP7&8 主要通过直接结合靶标介导翻译调控：CLIP-seq 实验发现 GRP7 的靶 mRNA 与 ABA 处理后翻译效率改变的基因有显著重叠，表明 GRP7 通过结合靶 mRNA 介导 ABA 信号对 mRNA 翻译效率的调控。
- 干旱通过 ABA - GRP7&8 部分调节翻译：对 Col-0、ABA 生物合成酶突变体（aba2-1）和 grp7grp8CR-A/G 突变体进行聚乙二醇（PEG）处理实验，发现干旱诱导的多核糖体谱变化部分依赖于 ABA - GRP7&8 通路，且 grp7grp8CR-A 突变体表现出增强的耐旱性。
研究结论表明，ABA 通过其核心信号通路抑制整体 mRNA 翻译，GRP7&8 在 ABA 介导的翻译调控中起关键作用，且干旱胁迫对翻译的调节部分依赖于 ABA - GRP7&8 通路。在讨论部分，研究人员指出 ABA 信号在 mRNA 和翻译水平可能通过不同途径发挥作用，以适应不同的 ABA 浓度。此外，GRP7&8 对翻译效率的调控机制还存在许多值得深入研究的地方，比如不同发育阶段和 ABA 浓度对其调控的影响等。该研究为深入理解植物适应环境的分子机制奠定了重要基础，也为后续相关研究提供了新的方向和思路。
