Poly(A) 尾是真核生物 mRNA 3’端最經典、最關鍵的修飾之一，與 mRNA 的穩(wěn)定性、翻譯效率和降解命運密切相關。但長期以來，關于 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，南方科技大學生命科學學院翟繼先課題組與中山大學農業(yè)與生物技術學院張雨課題組以及中山大學、深圳大學、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。該研究基于團隊前期發(fā)展的 FLEP-seq2 納米孔全長測序策略，在20個代表性植物物種中構建了覆蓋綠藻、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) 尾長度調控在演化過程中經歷了顯著重塑（圖2）。

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

在后生動物中，復制依賴型組蛋白 mRNA 通常不帶 poly(A) 尾，其3’端加工和翻譯依賴 stem-loop 結構及結合蛋白 SLBP。該研究的一個重要發(fā)現(xiàn)是，在多個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。結合 3’ 端 stem-loop 結構和 SLBP 同源基因分析，作者進一步提出假設：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)生過兩次獨立丟失，并逐步轉向依賴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 質量控制路徑在植物中具有較強的演化保守性。

為了方便研究人員使用該成果，團隊還開發(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、全長轉錄本結構及比對信息，為植物 RNA 生物學和進化研究提供了重要資源平臺（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)生了多次獨立丟失。這一工作不僅拓展了我們對植物 mRNA 3’ 端形成與調控機制的認識，也為后續(xù)研究 RNA 代謝、轉錄后調控及植物適應性演化提供了高質量數(shù)據(jù)資源。

南方科技大學翟繼先教授和中山大學張雨副教授為該論文的通訊作者，南方科技大學博士后陳陽（現(xiàn)任深圳大學助理教授）、陸文琴研究助理教授、中山大學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。該工作得到多個合作團隊的大力支持，包括深圳大學胡章立教授、劉琳副教授、孫婷博士，華南農業(yè)大學賈津布教授，中國科學院植物研究所焦遠年研究員，蘭州大學武生聃教授，湖南農業(yè)大學卜鳳姣博士，中國科學院華南植物園房昱含副研究員，深圳市蘭科植物保護研究中心王美娜博士，中山大學孫宇飛副教授。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基金、深圳市科技計劃、中央高?；究蒲袠I(yè)務費、中國博士后科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金等項目的資助。

論文信息：

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