甘蓝型油菜BnABF4L可变剪接通过uORF介导的翻译调控响应非生物胁迫的分子机制

为解决甘蓝型油菜在干旱、高温等非生物胁迫下的适应性调控难题，研究人员聚焦ABA信号通路关键转录因子ABF4，发现其同源基因BnABF4L通过可变剪接(A3SS)产生V1-V3三种转录本，其中V2/V3通过规避uORF抑制增强翻译效率，而耐逆品种ndf2通过优先剪接产生V3提升胁迫适应性。该研究揭示了植物通过AS与uORF协同调控蛋白表达的分子开关机制，为作物抗逆育种提供新靶点。

　　

随着全球气候变化加剧，干旱、高温等非生物胁迫严重威胁甘蓝型油菜的产量和品质。作为重要的油料作物，甘蓝型油菜需要应对复杂环境挑战，但其分子适应机制尚未完全阐明。ABA信号通路是植物应对胁迫的核心途径，其中ABF4转录因子家族扮演关键角色。然而，该家族成员在甘蓝型油菜中的功能分化及其转录后调控机制仍存在研究空白。

四川农业大学的研究团队通过比较耐逆突变体ndf2与亲本3529的转录组数据，发现BnABF4L基因在胁迫响应中具有独特表达模式。研究发现该基因通过3'剪接位点选择(A3SS)产生V1-V3三种转录变体，其中V1的5'UTR含7个uORF强烈抑制翻译，而V2/V3通过优化5'UTR结构提升翻译效率。耐逆品种ndf2在胁迫下优先产生V3变体，通过"转录本转换"策略协调抗逆与生长的平衡。该成果发表于《Biotechnology for Biofuels and Bioproducts》，为作物抗逆育种提供了新型分子模块。

研究采用多组学联用策略：通过系统发育分析鉴定17个BnABF4家族成员；利用启动子顺式元件预测揭示其胁迫响应潜力；基于烟草瞬时表达系统验证5'UTR对翻译的调控作用；通过拟南芥过表达实验比较不同转录变体的功能差异。所有实验均以耐逆突变体ndf2和亲本3529为材料。

主要研究结果

BnABF4L的剪接变体特征
基因结构分析显示BnABF4L通过A3SS产生V1-V3三种变体：V1含588bp 5'UTR和1065bp CDS；V2含180bp 5'UTR和相同CDS；V3含158bp 5'UTR和缩短的1014bp CDS。关键发现是V1的5'UTR存在7个uORF，而V2/V3的5'UTR无冗余起始密码子。

剪接变体的表达调控模式
qPCR分析显示ndf2中BnABF4L表达量显著高于3529。正常条件下V2占主导，胁迫下V3表达显著增加。高温和渗透胁迫处理时，V3表达呈先升后降趋势，反映极端胁迫导致的代谢紊乱。

5'UTR的翻译调控作用
烟草瞬时表达实验证明V1-5'UTR使GUS活性降低62倍，而V2-5'UTR使蛋白表达提升1.88倍。共聚焦显微镜观察显示V2-5'UTR-eGFP荧光强度显著高于V1，证实uORF的翻译抑制效应。

剪接变体的功能分化
拟南芥过表达实验表明：OE::V2植株呈现矮化表型（莲座叶直径增加30%），根长仅为野生型56%；OE::V3在维持正常生长的同时提高耐热性。ABA处理实验显示V2/V3过表达株系对ABA敏感性增强。

讨论与意义
该研究揭示BnABF4L通过"可变剪接-翻译调控"双层级机制协调抗逆与生长：在正常条件下主要产生V2维持基础抗性；胁迫时通过增加V3占比规避uORF抑制，同时保留部分V2功能。这种动态平衡既避免V2过表达导致的生长抑制，又通过V3增强胁迫适应性。

从应用角度看，研究首次阐明油菜中ABF4家族成员通过AS产生功能分化转录本的分子机制，为分子设计育种提供两套策略：通过编辑uORF序列解除翻译抑制，或操纵剪接因子促进V3产生。理论层面，发现A3SS这种低概率剪接事件在胁迫响应中的特殊价值，拓展了对植物逆境记忆机制的认识。

研究仍存在若干未解问题：调控A3SS选择的上游信号网络尚未明确；CDSs变体缺失的51个氨基酸是否影响蛋白互作有待验证。这些方向将为后续研究提供新思路。