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Making Use of Plant uORFs to Control Transgene Translation in Response to Pathogen Attack

生物 转基因 基因 上游开放阅读框 翻译(生物学) 五素未翻译区 非翻译区 转基因作物 遗传学 拟南芥 真核翻译 细胞生物学 信使核糖核酸 突变体
作者
Gan Ai,Lan Jin,Xiaowei Fu,Tianli Li,Hai Zhu,Ying Zhai,Chuyan Xia,Weiye Pan,Jialu Li,Maofeng Jing,Danyu Shen,Ai Xia,Daolong Dou
出处
期刊:Biodesign research [AAAS00]
卷期号:2022 被引量:3
标识
DOI:10.34133/2022/9820540
摘要

Reducing crop loss to diseases is urgently needed to meet increasing food production challenges caused by the expanding world population and the negative impact of climate change on crop productivity. Disease-resistant crops can be created by expressing endogenous or exogenous genes of interest through transgenic technology. Nevertheless, enhanced resistance by overexpressing resistance-produced genes often results in adverse developmental affects. Upstream open reading frames (uORFs) are translational control elements located in the 5' untranslated region (UTR) of eukaryotic mRNAs and may repress the translation of downstream genes. To investigate the function of three uORFs from the 5'-UTR of ACCELERATED CELL 11 (uORFsACD11), we develop a fluorescent reporter system and find uORFsACD11 function in repressing downstream gene translation. Individual or simultaneous mutations of the three uORFsACD11 lead to repression of downstream translation efficiency at different levels. Importantly, uORFsACD11-mediated translational inhibition is impaired upon recognition of pathogen attack of plant leaves. When coupled with the PATHOGENESIS-RELATED GENE 1 (PR1) promoter, the uORFsACD11 cassettes can upregulate accumulation of Arabidopsis thaliana LECTIN RECEPTOR KINASE-VI.2 (AtLecRK-VI.2) during pathogen attack and enhance plant resistance to Phytophthora capsici. These findings indicate that the uORFsACD11 cassettes can be a useful toolkit that enables a high level of protein expression during pathogen attack, while for ensuring lower levels of protein expression at normal conditions.
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