Plant Cell | Ribo-seq应用：隐秘微肽的生命密码——水稻lncRNA翻译潜力的多组学探秘

真核生物基因组会转录大量非编码RNA（ncRNA），它们曾被长期认为不具备翻译成蛋白质的潜力。其中，长链非编码RNA（lncRNA）是指长度大于200个核苷酸且缺乏保守蛋白质编码能力的转录本，但在多种细胞过程中发挥着重要的调控功能。

已有研究表明，植物lncRNA参与调控发育、开花和胁迫响应等过程，但其作用机制仍有待阐明。近年来，核糖体印迹分析（Ribo-seq）等技术的发展揭示了许多lncRNA内部含有小开放阅读框（sORF），暗示其可能具有翻译潜力。

在动物中，部分由lncRNA编码的小肽（LSEPs）已被证实存在并发挥着关键的生物学功能。然而，在植物，尤其是在模式植物水稻中，LSEPs的存在及其功能在很大程度上仍是未知的，仅有极少数得到了功能验证。

2026年9月25日，南京农业大学王一鸣、吴婧妮和河南农业大学吴刘记团队合作，在The Plant Cell发表了题为“The multiomics landscape of small peptides encoded by long noncoding RNA-derived small open reading frames in rice”的研究论文。该研究建立了一个整合转录组、翻译组和蛋白质组的多组学流程，在水稻中系统性地鉴定出376个由长链非编码RNA（lncRNA）编码的小肽（LSEPs）。

文章索引

【标题】The multiomics landscape of small peptides encoded by long noncoding RNA-derived small open reading frames in rice

【发表期刊】The Plant Cell

【发表日期】2026年9月25日

【作者及团队】南京农业大学王一鸣、吴婧妮和河南农业大学吴刘记团队

【IF】‌11.6‌

研究结果

一、建立鉴定lncRNA编码小肽的整合分析流程

研究团队整合了RNA-seq、Ribo-seq核糖体印迹分析和LC-MS/MS技术，并优化了小肽提取方法，发现添加HCl能显著提高小肽的富集效率。

此外，研究构建了4个定制化的搜索数据库，结合了预测的sORF和Ribo-seq核糖体印迹分析证据，为后续高灵敏度和高准确性地鉴定LSEPs提供了保障。

二、多组学流程鉴定出376个水稻LSEPs

基于所建立的流程，研究从2,764个已鉴定的lncRNA中，共鉴定到376个高可信度的LSEPs。

研究发现，相当一部分LSEPs由非经典的起始密码子（如CUG和UUG）起始翻译，并且核糖体印迹分析也为这些sORF的翻译潜力提供了支持。

三、编码肽的lncRNA及其产物具有独特性质

与不编码肽的lncRNA相比，编码肽的lncRNA表现出显著更高的表达水平、更长的转录本和更多的外显子。

其编码的小肽在氨基酸组成上富含疏水性氨基酸（蛋氨酸M和异亮氨酸I），这与常规蛋白质存在差异，暗示了它们可能具有独特的功能。

四、LSEPs在基因组中呈不均匀分布且与基因调控元件邻近

通过对LSEPs进行全基因组定位分析，研究发现它们在染色体上呈不均匀分布，并倾向于富集在转录起始位点（TSS）附近。

大部分LSEPs来源于基因间区，并且其理化性质（如等电点、分子量）因其基因组来源区域的不同而存在差异。

五、编码肽的lncRNA富集于活跃的表观遗传修饰区域

研究发现，编码肽的lncRNA显著富集在激活型表观遗传修饰标记的区域，而抑制型标记（H3K9me2）水平较低。

这种开放的染色质环境与其更高的表达水平相关，表明表观遗传调控可能参与了LSEP的生产过程。

六、实验验证了多个OsLSEPs的翻译和表达

研究人员通过GFP融合系统在烟草和水稻原生质体中成功验证了9个候选OsLSEPs的翻译能力。

进一步通过起始密码子突变实验确定了翻译起始位点，并利用CRISPR基因敲除和定点基因敲入技术，在水稻植株中证实了OsLSEP1和OsLSEP5的内源性表达。

总结

本研究通过建立一个高效的多组学整合分析流程，首次在水稻中大规模系统地鉴定了lncRNA编码的小肽。这些发现不仅为植物lncRNA的翻译潜能提供了直接证据，也为未来深入探索这些小肽在植物生长发育和胁迫应答中的生物学功能开辟了新方向。