Poly(A) 尾是真核生物 mRNA 3’端最經(jīng)典、最關(guān)鍵的修飾之一，與 mRNA 的穩(wěn)定性、翻譯效率和降解命運(yùn)密切相關(guān)。但長期以來，關(guān)于 Poly(A) 尾在植物不同譜系中的演化規(guī)律，仍缺乏系統(tǒng)性研究。

近日，南方科技大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院翟繼先課題組與中山大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院張雨課題組以及中山大學(xué)、深圳大學(xué)、深圳仙湖植物園等單位合作在Genome Biology在線發(fā)表題為A kingdom-wide full-length RNA atlas reveals the evolutionary landscapes of plant poly(A) tails的研究論文。該研究基于團(tuán)隊(duì)前期發(fā)展的 FLEP-seq2 納米孔全長測序策略，在20個(gè)代表性植物物種中構(gòu)建了覆蓋綠藻、苔蘚、石松、蕨類、裸子植物和被子植物主要分支的 poly(A) 尾全長 RNA 圖譜，共獲得超過1.3億條全長轉(zhuǎn)錄本 reads。首次解析植物界poly(A) 尾長度、組蛋白 mRNA 加尾方式、末端尿苷化以及多聚腺苷酸化信號(hào)的演化景觀。

該研究發(fā)現(xiàn)，不同植物類群的 poly(A) 尾長度分布具有顯著的譜系特異性：綠藻主要在~40 nt處的單峰分布，而幾乎所有陸地植物則表現(xiàn)出~20 nt和~45 nt的雙峰分布。這表明，植物 poly(A) 尾長度調(diào)控在演化過程中經(jīng)歷了顯著重塑（圖2）。

圖2. 20個(gè)植物轉(zhuǎn)錄本 poly(A) 尾長度總體分布及基因中位數(shù) poly(A) 尾長度比較

在后生動(dòng)物中，復(fù)制依賴型組蛋白 mRNA 通常不帶 poly(A) 尾，其3’端加工和翻譯依賴 stem-loop 結(jié)構(gòu)及結(jié)合蛋白 SLBP。該研究的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，在多個(gè)早期分化植物類群中，也系統(tǒng)檢測到了不帶 poly(A) 尾的組蛋白mRNA（圖3）。這類轉(zhuǎn)錄本存在于綠藻、苔蘚、蕨類以及部分裸子植物中；而在石松和所有被子植物中，組蛋白 mRNA 則主要以帶 poly(A) 尾的形式存在。結(jié)合 3’ 端 stem-loop 結(jié)構(gòu)和 SLBP 同源基因分析，作者進(jìn)一步提出假設(shè)：植物祖先中這種不帶 poly(A) 尾的組蛋白 mRNA 加工方式，在演化中至少發(fā)生過兩次獨(dú)立丟失，并逐步轉(zhuǎn)向依賴poly(A) 尾的加工和翻譯方式。

圖3. 不同植物中組蛋白 mRNA 加尾方式的差異及 SLBP 基因演化變化

此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，末端尿苷化作用于短于25 nt的 poly(A) 尾，提示“去腺苷化—尿苷化—降解”這一 RNA 質(zhì)量控制路徑在植物中具有較強(qiáng)的演化保守性。

為了方便研究人員使用該成果，團(tuán)隊(duì)還開發(fā)了在線數(shù)據(jù)庫http://zhailab.bio.sustech.edu.cn/plant_polya/，支持按物種和基因查詢 poly(A) 尾長度分布、全長轉(zhuǎn)錄本結(jié)構(gòu)及比對(duì)信息，為植物 RNA 生物學(xué)和進(jìn)化研究提供了重要資源平臺(tái)（圖4）。

圖4. 植物Poly(A) 查詢數(shù)據(jù)庫

綜上，該研究首次在植物界尺度上系統(tǒng)繪制了 poly(A) 尾的全長 RNA 圖譜，揭示了植物 poly(A) 尾長度分布的譜系差異，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)植物類群中長期被忽視的無poly(A)的組蛋白 mRNA，并提出其祖先型加工途徑在植物中發(fā)生了多次獨(dú)立丟失。這一工作不僅拓展了我們對(duì)植物 mRNA 3’ 端形成與調(diào)控機(jī)制的認(rèn)識(shí)，也為后續(xù)研究 RNA 代謝、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控及植物適應(yīng)性演化提供了高質(zhì)量數(shù)據(jù)資源。

南方科技大學(xué)翟繼先教授和中山大學(xué)張雨副教授為該論文的通訊作者，南方科技大學(xué)博士后陳陽（現(xiàn)任深圳大學(xué)助理教授）、陸文琴研究助理教授、中山大學(xué)博士后何海為該論文共同第一作者。翟繼先課題組的龍艷萍研究副教授、潘雪華博士、已畢業(yè)碩士生鄭力豪合作參與了該研究工作。該工作得到多個(gè)合作團(tuán)隊(duì)的大力支持，包括深圳大學(xué)胡章立教授、劉琳副教授、孫婷博士，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)賈津布教授，中國科學(xué)院植物研究所焦遠(yuǎn)年研究員，蘭州大學(xué)武生聃教授，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)卜鳳姣博士，中國科學(xué)院華南植物園房昱含副研究員，深圳市蘭科植物保護(hù)研究中心王美娜博士，中山大學(xué)孫宇飛副教授。該研究在樣本和種子資源方面得到張壽洲教授和匡漢暉教授的支持。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)、中國博士后科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金等項(xiàng)目的資助。

論文信息：

https://link.springer.com/article/10.1186/s13059-026-04040-y