为何不同转基因株系表达量差异巨大？Plant Cell发文揭示转基因沉默触发机制，未来作物设计更稳定

摘要：许多工程作物性状的成功取决于转基因的稳定表达，但其有效性常因转基因沉默而受到威胁。几十年来，由于缺乏研究转基因沉默启动的技术，为何某些转基因被沉默而其他转基因仍高效表达且持久，一直是一个重大问题。该研究在拟南芥和生菜中开发了两种技术来识别转基因沉默的触发器：一

许多工程作物性状的成功取决于转基因的稳定表达，但其有效性常因转基因沉默而受到威胁。几十年来，由于缺乏研究转基因沉默启动的技术，为何某些转基因被沉默而其他转基因仍高效表达且持久，一直是一个重大问题。该研究在拟南芥和生菜中开发了两种技术来识别转基因沉默的触发器：一种使用RUBY转基因可视化沉默发生的精确发育时间点，另一种识别转基因产生的所有转录本。通过将这两种方法与机器学习结合，该研究发现了一种异常转基因来源的RNA，其积累至高水平并与转基因沉默的启动密切相关。该研究数据表明，核糖体在RUBY转录本上一个不寻常的三连续组氨酸肽序列处停滞，触发了No-Go RNA降解及RUBY mRNA的切割。该切割产生的异常RNA在转基因沉默启动过程中先于RNA干扰出现；它是转基因编码序列固有的，与所使用的启动子无关，也无论是在模式植物还是作物中转化。

RUBY报告系统：通过红色色素表达直观显示转基因沉默的动态过程。

AIO-seq（全合一RNA测序）：结合靶向捕获与长读长测序，全面识别polyA+和polyA−转录本，精准捕捉转基因表达的全转录组特征。

发现关键异常RNA：

在RUBY转录本的GTc.171位置发现一个切割产生的异常RNA。

该切割由核糖体在连续三个组氨酸（HHH）处停滞引发，激活No-Go RNA降解途径（NGD），导致mRNA切割。

该异常RNA是沉默的早期触发因子：

在RNAi沉默发生之前就已积累；

与siRNA水平呈显著负相关；

在不同启动子（35S、Ubiquitin）和不同物种（拟南芥、生菜）中均出现，说明是编码序列固有特性，而非启动子或表达强度决定。

突变实验验证机制：

将HHH突变为中性氨基酸（QQQ）或引入移码突变后，GTc.171切割产物减少，PTGS活性下降，沉默现象减弱。

机器学习辅助发现：