本网讯 近日，我校农学院、作物抗逆育种与减灾国家地方联合工程实验室杨俊教授团队在国际知名期刊《The Plant Cell》在线发表题为“Maize endonuclease NOB1 couples ribosome biogenesis with translational regulation during kernel development”的研究成果。该研究成功鉴定玉米核糖体成熟关键核酸内切酶ZmNOB1的两个旁系同源基因，揭示其在40S核糖体亚基加工成熟、翻译起始与籽粒蛋白合成之间建立功能偶联的分子机制，为玉米产量与品质的协同改良提供理论基础。

核糖体是蛋白质合成的“分子机器”，其生物发生过程的保真度直接决定细胞的翻译能力与生长发育。真核生物40S小亚基的胞质末端的最终成熟需要切除18S rRNA前体3'端的微小片段，即D位点切割，这一步骤由进化上高度保守的PIN结构域核酸内切酶NOB1催化，以防止未成熟核糖体提前进入翻译的关键质量控制节点。然而，NOB1在作物中的功能及调控机制此前尚不清楚。

研究团队鉴定了两个高度保守的玉米NOB1旁系同源基因ZmNOB1a和ZmNOB1b，二者均能以序列依赖方式结合玉米rRNA前体并表现出核酸内切酶活性，且能够与前体40S核糖体颗粒相关联。遗传学分析揭示这两个旁系同源基因以不完全冗余的方式发挥作用，共同维持配子体育性和籽粒发育。同时削弱两基因功能会导致雄配子体传递受损、雌配子活力降低，以及胚和胚乳发育的缺陷。多重分子实验进一步揭示了双突变rRNA前体成熟的广泛紊乱、D位点切割异常、核糖体组装受损和翻译能力下降。同时游离核糖体亚基水平升高、80S单核糖体和多聚核糖体减少，引起突变体籽粒淀粉和贮藏蛋白减少。此外，ZmNOB1与eIF4A共定位于细胞质、共同富集于40S组分并直接互作，暗示核糖体质量控制与翻译起始之间存在密切协同。

玉米NOB1介导核糖体成熟与籽粒发育调控的模型

综上，该研究建立了ZmNOB1的作用模型：两个旁系同源基因在保留40S晚期成熟核心功能的同时发生部分功能分化，共同保障配子体育性与籽粒发育的稳健性；ZmNOB1通过与eIF4A及eIF4F复合物的物理关联，将rRNA前体加工的质量控制与翻译起始偶联，从而决定玉米籽粒灌浆过程的重要蛋白翻译能力。

我校为论文唯一作者单位，农学院杨俊教授为通讯作者，博士后阮海翔与彭顺为论文共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国博士后科学基金及安徽省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag330