近日，浙江省农业科学院水稻抗病资源研究团队在权威杂志Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“Elevating plant immunity by translational regulation of a rice WRKY transcription factor“的研究论文。这项研究深入剖析了植物对病原菌的复杂防御机制，特别关注了WRKY转录因子的翻译调控在植物免疫中的作用。研究发现，OsWRKY7在水稻基础免疫中充当了关键的正调控因子，它通过可变翻译起始生成两种翻译产物。完整的OsWRKY7蛋白在正常条件下由泛素-蛋白酶体系统降解，但在效应物或病原菌处理后积累，而由下游启始密码子引发的下游同码阅读框（diORF）的翻译产物则相对稳定。过表达这两种蛋白均能提高植株对白叶枯病的抵抗力。此外，全长蛋白的翻译抑制了diORF的翻译，通过基因编辑敲除OsWRKY7基因的主AUG能增加diORF编码产物的内源翻译，从而显著增强植株抗性。该研究对解植物生长和基础防御相关的可变翻译和蛋白稳定性调控提出了全新的见解，并展示了通过翻译起始控制来培育抗病植物的新策略。

蛋白质稳态维持对细胞存活至关重要，植物需要协调错综复杂的机制以保持环境变化中所需蛋白质的数量和多样性。翻译起始过程通常受“第一个AUG规则”控制，但也存在渗漏扫描和再起始的情况，从而影响了蛋白质翻译效率和组成多样性。与此同时，蛋白质降解途径，尤其是泛素-蛋白酶体系统在蛋白质稳态维持过程中发挥重要作用，植物在面对多种病原菌侵染时需在生长和防御之间保持动态平衡，通过精确调控防御蛋白的稳定性，减少不必要的防御响应。因此很多免疫受体和抗病相关蛋白的稳定性受到泛素-蛋白酶体系统的调控。

本研究探索了OsWRKY7在水稻基础免疫中的调控作用，发现其表达水平的调控不仅仅发生在转录水平，还涉及到蛋白泛素化降解和可变翻译。OsWRKY7蛋白的稳定性及翻译效率受两个同码启始密码子的差异调控。OsWRKY7蛋白的适量产生对于正常生长和有效基础防御至关重要，因此可以利用翻译调控作为一种优化培育抗病作物的途径，以减少相关代谢成本，同时提高植物的抗病性。

OsWRKY7是一个具有多层次调控的抗病基因。在未受感染的水稻中，OsWRKY7全长蛋白通过泛素系统降解，以减少对植物生长的负面影响。与此同时，通过可变翻译产生的少量短而稳定的OsWRKY7蛋白提供了持续的基础防御水平。利用基因编辑突变OsWRKY7主AUG后，下游diORF翻译抑制被消除，导致其编码的短且稳定的OsWRKY7蛋白内源表达积累，从而提升了防御相关基因的表达和ROS的水平，增强了植物的基础免疫。

该研究揭示了转录因子在植物基础免疫中的可变翻译和蛋白稳定性调控机制，并提供了一种通过主AUG位点基因编辑来调控抗病基因内源翻译，进而培育抗病材料的实用策略。

该研究论文两位共同第一作者为浙江省农业科学院和西北农林科技大学联合培养博士生郑超、浙江省农业科学院周洁副研究员，论文通讯作者为陈剑平院士和王栩鸣副研究员。中国农科院易可可研究员和阮文渊副研究员，浙江万里学院吴月燕教授，宁波农科院严成其研究员也参与了此项研究。这项工作得到了宁波市“科技创新2025”重大专项、国家重点研发计划、浙江省重点研发计划和余姚市科技创新项目资金的资助。

文章来源：植物生物技术Pbj