文献速读

干旱适应不仅依赖基因“是否表达”，也取决于蛋白质合成如何结束。广东海洋大学陈明明团队筛选获得靶向水稻真核翻译释放因子OseRF1的RNA适配体RTAR。RTAR在干旱条件下与OseRF1特异结合并降低其蛋白水平，适度改变翻译终止，使部分抗旱相关转录本发生翻译通读。转基因与位点编辑结果进一步证明，OseRF1的Arg46是该调控作用的关键。研究为从翻译终止层面改良作物抗逆性提供了新的分子工具与思路。

从“翻译结束”寻找抗旱新切口

干旱会抑制植物生长并扰乱细胞稳态。面对水分不足，植物需要迅速重塑蛋白质合成，以维持光合作用、清除活性氧并完成渗透调节。以往研究多聚焦于转录调控和翻译起始，而蛋白质合成的最后一步—翻译终止—长期被视为相对稳定的“收尾”过程，其能否成为作物抗逆调控节点仍缺少直接证据。真核翻译释放因子1（eRF1）负责识别UAA、UAG和UGA终止密码子并促使新生肽链释放，是维持翻译终止保真度的核心蛋白。研究团队发现，水稻OseRF1在PEG模拟干旱处理中明显响应，由此提出：如果以可控方式调节OseRF1，是否能够改变特定胁迫相关蛋白的翻译结局，并帮助水稻适应干旱？

从海量序列中筛出OseRF1“分子搭档”

为获得能够精准识别OseRF1的RNA分子，团队采用指数富集配体系统进化技术（SELEX），从约10¹?条随机RNA序列组成的文库出发，经过25轮逐步加严的筛选与富集，最终获得优势适配体RTAR。序列聚类与结构预测显示，RTAR具有稳定且高度保守的茎—环—凸起结构，为其特异识别靶蛋白提供了结构基础。

图1｜OseRF1的干旱响应、SELEX筛选流程及RTAR结构。经过多轮富集，RNA文库收敛并获得优势适配体RTAR。

RTAR精准结合并调节翻译终止

多种相互独立的实验共同验证了RTAR与OseRF1的特异互作。荧光共定位和RNA pull-down结果表明，两者在干旱条件下的空间重叠与结合明显增强；体外斑点印迹和荧光偏振实验进一步测得纳摩尔级解离常数，说明RTAR具有较高亲和力。与之相比，乱序或突变适配体的结合能力显著降低。在水稻细胞提取物的双荧光素酶报告体系中，加入RTAR后，含三类终止密码子的报告基因均出现更高通读信号，而内参翻译总体保持稳定。这说明RTAR并非简单抑制全部蛋白质合成，而是通过作用于OseRF1，适度改变终止密码子的识别效率。

翻译通读重塑抗旱输出

团队进一步构建稳定表达RTAR的水稻材料。在PEG模拟干旱条件下，RTAR植株保持了更好的生长状态和叶绿素水平，膜脂过氧化损伤减轻，存活率明显提高；同时，植株中的OseRF1蛋白丰度下降。表型与分子证据相互印证，表明RTAR介导的翻译终止调控能够转化为可观察的抗旱优势。RNA-seq与核糖体谱测序（Ribo-seq）揭示了这一表型背后的翻译层机制：RTAR表达改变了终止密码子附近的核糖体分布，并使多个干旱响应转录本的下游核糖体占位增加。其中，抗旱相关基因OsDR8表现尤为突出；蛋白检测观察到相应的C端延伸产物，为翻译通读提供了直接证据。与此同时，ABA信号、活性氧清除和渗透调节相关基因也呈现协同响应。由此可见，OseRF1更像一个上游翻译调节节点，通过影响一组胁迫保护性蛋白的输出参与抗旱适应。

图2｜RTAR增强水稻干旱适应并改变终止密码子附近的核糖体占位。表型、生理指标及Ribo-seq结果共同支持翻译通读参与抗旱响应。

Arg46：决定适配体作用的关键位点

为明确RTAR如何识别OseRF1，团队将结构模拟、定点突变和遗传验证结合起来。模型显示，RTAR靠近OseRF1 N端结构域中以Arg46为中心的带正电区域。多个候选氨基酸被逐一替换后，只有R46A突变几乎完全消除了RTAR结合，而突变蛋白本身仍能正常积累，说明结合缺失并非由蛋白不稳定造成。研究者随后利用引导编辑技术，将稳定表达RTAR水稻中的内源OseRF1 Arg46精确替换为丙氨酸。干旱处理后，R46A材料不再表现出RTAR带来的保护效应，其生长和存活指标回到接近对照的水平。这一“从结构预测到植株表型”的证据链证明，Arg46是RTAR识别OseRF1并发挥抗旱功能所必需的分子开关。

图3｜RTAR靶向OseRF1 N端结构域的Arg46关键区域。结构模拟、体外结合与引导编辑共同验证Arg46的功能必要性。

研究意义：把翻译终止变成可调控的育种靶点

这项工作将RNA适配体的应用从翻译起始和延伸进一步拓展到翻译终止，形成覆盖蛋白质合成不同阶段的调控思路。与直接敲除关键翻译因子相比，适配体提供了一种更具靶向性、也更便于精细调节的分子方式：在特定胁迫背景下适度改变终止保真度，使部分保护性转录本获得新的翻译输出。研究不仅提出“翻译终止可参与植物逆境适应”这一新认识，还给出了明确的工具RTAR、关键靶点OseRF1及决定结合的Arg46位点，为后续优化组织或时期特异表达、评价生殖期与田间表现，以及在其他作物中验证其通用性提供了基础。未来仍需系统评估通读产物的功能与潜在非靶向影响，但该策略为抗逆作物改良打开了一个值得探索的新层面。

论文信息

英文题目 Targeted Modulation of Eukaryotic Release Factor 1 (OseRF1) by an RNA Aptamer Enhances Drought Adaptation in Rice

作者 Shuangfeng Dai, Mingming Chen*, Haomin Chen, Yuantao Ye, Hong Huang, Renrong Zhang, Zhenyu Guo, Yongxiang Huang

期刊 Plant Biotechnology Journal

DOI 10.1111/pbi.70720

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期刊简介

Plant Biotechnology Journal (PBJ) 由 Wiley 与英国实验生物学学会（SEB）及应用生物学家学会（AAB）联合出版，聚焦应用植物科学与分子植物科学前沿，发表植物生物技术领域知名学者的原创研究与深度综述，尤其关注高影响力研究成果和分子机制与实际应用，是植物生物技术领域的重要国际学术交流平台。

2025 JIF：12.8 ｜ CiteScore：15.2

https://onlinelibrary.wiley.com/journal/14677652

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