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尽管盐胁迫下的基因表达在转录水平已得到广泛研究，但能够快速影响蛋白质合成以增强生物体可塑性的翻译调控机制仍知之甚少。在此，研究人员采用核糖体图谱测序(Ribo-seq)和RNA测序(RNA-seq)构建了盐胁迫下番茄幼苗的综合翻译组。结果表明，盐胁迫深刻改变了
尽管盐胁迫下的基因表达在转录水平已得到广泛研究，但能够快速影响蛋白质合成以增强生物体可塑性的翻译调控机制仍知之甚少。在此，研究人员采用核糖体图谱测序(Ribo-seq)和RNA测序(RNA-seq)构建了盐胁迫下番茄幼苗的综合翻译组。结果表明，盐胁迫深刻改变了转录和翻译水平的基因表达。研究人员观察到翻译效率(TE)普遍受到抑制，但一部分基因仅在翻译水平表现出显著的表达变化。对全基因组翻译动力学的进一步分析揭示了关键功能基因的阶段特异性和通路特异性表达模式。此外，研究人员系统地鉴定了小开放阅读框(sORF)，并表征了上游(uORF)和下游(dORF)ORF的动态表达，强调了它们与翻译控制的强关联。重要的是，基于多组学整合，研究人员提出了一个模型，其中uORF、dORF和microRNA(miRNA)表现出高度协调的模式，表明在盐胁迫适应过程中存在潜在的协同相互作用。总之，本研究提供了盐胁迫番茄翻译景观的高分辨率概览，为植物耐盐性的分子机制提供了新见解。生成的翻译组资源是未来作物改良的宝贵资产。
该研究针对植物盐胁迫响应中转录与蛋白水平常存在解耦联现象，导致翻译调控机制尚不明确的问题，利用番茄(Solanum lycopersicum)作为模式作物，开展了系统的翻译组学研究。研究人员通过构建SlRabGAP22基因的不同遗传梯度材料（野生型、pORF敲除系、uORF编辑系及过表达系），结合核糖体图谱测序(Ribo-seq)与RNA测序(RNA-seq)技术，深入解析了盐胁迫下番茄叶片的翻译调控网络。研究结果表明，盐胁迫诱导了广泛的转录组和翻译组重塑，其中翻译效率(TE)的调控是关键的适应性策略。研究人员发现了大量非经典的翻译事件，特别是上游开放阅读框(uORF)和下游开放阅读框(dORF)在调控主开放阅读框(pORF)翻译效率中的拮抗作用。此外，研究还揭示了microRNA(miRNA)、uORF和dORF三者之间存在复杂的层级协同调控关系。该研究构建的全基因组翻译图谱为理解植物逆境适应的分子基础提供了重要资源，相关成果发表在《Plant Stress》期刊。
为开展研究，作者主要采用以下关键技术方法：利用CRISPR-Cas9技术构建SlRabGAP22基因的pORF敲除(porf)、uORF编辑(uorf)及过表达(OE14)番茄株系作为样本队列；通过核糖体图谱测序(Ribo-seq)结合RNA测序(RNA-seq)捕获翻译组与转录组数据；利用RiboCode软件在全基因组范围内识别并分类注释开放阅读框(ORF)；通过计算翻译效率(TE，定义为Ribo-seq的FPKM与RNA-seq的FPKM比值)评估翻译调控程度；并整合microRNA(miRNA)靶标预测分析，构建多组学调控网络。
研究结果如下：
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数据质量与RNA-seq和Ribo-seq数据集的特征
研究人员通过对四个番茄品系（WT、porf、uorf、OE14）在盐胁迫0、24和72小时的叶片样本进行测序分析，确认了数据的可靠性。Ribo-seq数据显示，盐胁迫番茄叶片中核糖体足迹(RF)的主要长度为29 nt，约80%的RF映射到了注释的编码序列(CDS)区域。这些特征证实了测序文库的高质量，能够准确代表盐胁迫下的番茄翻译组。
- 2.
转录和翻译水平的全局表达变化
比较分析显示，虽然转录水平检测到的基因数量多于翻译水平，但翻译水平的变化幅度往往大于转录水平。表达距离计算表明，盐胁迫的时间进程比基因型差异更能驱动基因表达谱的改变。这确立了转录后调控在盐胁迫响应中的核心地位。
- 3.
差异表达与翻译效率(TE)调控
盐胁迫诱导了更多的基因下调而非上调。研究人员发现mRNA丰度与TE之间存在全基因组范围内的负相关关系。尽管大多数基因在转录和翻译水平上表现出协调变化，但仍有相当一部分基因表现出不一致的调节，突出了翻译调控的独立性。
- 4.
转录和翻译反应的功能分析
功能富集分析表明，光合作用、苯丙烷生物合成和碳代谢等途径在盐胁迫下受到协同调控。研究人员鉴定出多个关键基因（如CAD6、PODP7等同源基因）在转录和翻译水平均显著上调，这可能是番茄应对盐胁迫的关键适应策略。RT-qPCR验证进一步证实了测序结果的准确性。
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全基因组范围内翻译ORF的鉴定与表征
研究人员共鉴定出19,110个活跃翻译的ORF，其中包括761个uORF和254个dORF。序列特征分析显示，翻译的uORF(uORF+)和dORF(dORF+)具有较低的归一化最小自由能(NMFE)和较高的GC含量。此外，uORF+在起始密码子+4位置富集鸟嘌呤(G)，而dORF+在-3位置富集腺嘌呤(A)，显示出不同的Kozak共识序列特征。
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uORF和dORF与TE的对比关联
研究发现，含有uORF+的基因其主开放阅读框(pORF)的TE显著降低，而含有dORF+的基因其pORF的TE则显著增加。当基因同时含有uORF和dORF时，uORF对TE的负向关联占主导地位。这表明uORF和dORF在调控蛋白合成中具有截然相反的生物学功能。
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与miRNA、uORF和dORF相关的基因翻译协调模式
整合分析显示，miRNA靶基因通常表现出较低的TE。在组合分析中，uORF对TE的负向影响强于miRNA，而dORF的正向影响可以抵消miRNA的负向效应。这揭示了一种复杂的层级化转录后协同调控机制。
在讨论部分，研究人员指出，该研究首次构建了盐胁迫下番茄叶片的全基因组翻译图谱，超越了以往单基因型研究的局限。研究证实，尽管转录调控范围更广，但翻译水平的调控幅度更大，是植物快速适应环境变化的高效策略。研究深入解析了uORF和dORF在调控pORF翻译效率中的拮抗作用及其序列特征，并提出了miRNA、uORF和dORF三者构成层级化协同调控网络的模型。这一发现为理解植物如何通过局部uORF编辑触发全局翻译重编程提供了理论框架。此外，研究人员也指出了本研究的局限性，包括仅关注叶片组织、依赖单一参考基因组以及尚未通过体内实验验证预测的调控互作等，为未来的单细胞翻译组学和空间翻译调控研究指明了方向。
