Genome Biology | 翟继先/张雨团队发布植物界Poly(A)尾图谱

Poly(A) 尾是真核生物 mRNA 3’端最经典、最关键的修饰之一，与 mRNA 的稳定性、翻译效率和降解命运密切相关。但长期以来，关于 Poly(A) 尾在植物不同谱系中的演化规律，仍缺乏系统性研究。

近日，南方科技大学生命科学学院翟继先课题组与中山大学农业与生物技术学院张雨课题组以及中山大学、深圳大学、深圳仙湖植物园等单位合作在Genome Biology在线发表题为A kingdom-wide full-length RNA atlas reveals the evolutionary landscapes of plant poly(A) tails的研究论文。该研究基于团队前期发展的 FLEP-seq2 纳米孔全长测序策略，在20个代表性植物物种中构建了覆盖绿藻、苔藓、石松、蕨类、裸子植物和被子植物主要分支的 poly(A) 尾全长 RNA 图谱，共获得超过1.3亿条全长转录本 reads。首次解析植物界poly(A) 尾长度、组蛋白 mRNA 加尾方式、末端尿苷化以及多聚腺苷酸化信号的演化景观。

该研究发现，不同植物类群的 poly(A) 尾长度分布具有显著的谱系特异性：绿藻主要在~40 nt处的单峰分布，而几乎所有陆地植物则表现出~20 nt和~45 nt的双峰分布。这表明，植物 poly(A) 尾长度调控在演化过程中经历了显著重塑（图2）。

图2. 20个植物转录本 poly(A) 尾长度总体分布及基因中位数 poly(A) 尾长度比较

在后生动物中，复制依赖型组蛋白 mRNA 通常不带 poly(A) 尾，其3’端加工和翻译依赖 stem-loop 结构及结合蛋白 SLBP。该研究的一个重要发现是，在多个早期分化植物类群中，也系统检测到了不带 poly(A) 尾的组蛋白mRNA（图3）。这类转录本存在于绿藻、苔藓、蕨类以及部分裸子植物中；而在石松和所有被子植物中，组蛋白 mRNA 则主要以带 poly(A) 尾的形式存在。结合 3’ 端 stem-loop 结构和 SLBP 同源基因分析，作者进一步提出假设：植物祖先中这种不带 poly(A) 尾的组蛋白 mRNA 加工方式，在演化中至少发生过两次独立丢失，并逐步转向依赖poly(A) 尾的加工和翻译方式。

图3. 不同植物中组蛋白 mRNA 加尾方式的差异及 SLBP 基因演化变化

此外，该研究还发现，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”这一 RNA 质量控制路径在植物中具有较强的演化保守性。

为了方便研究人员使用该成果，团队还开发了在线数据库http://zhailab.bio.sustech.edu.cn/plant_polya/，支持按物种和基因查询 poly(A) 尾长度分布、全长转录本结构及比对信息，为植物 RNA 生物学和进化研究提供了重要资源平台（图4）。

图4. 植物Poly(A) 查询数据库

综上，该研究首次在植物界尺度上系统绘制了 poly(A) 尾的全长 RNA 图谱，揭示了植物 poly(A) 尾长度分布的谱系差异，发现了多个植物类群中长期被忽视的无poly(A)的组蛋白 mRNA，并提出其祖先型加工途径在植物中发生了多次独立丢失。这一工作不仅拓展了我们对植物 mRNA 3’ 端形成与调控机制的认识，也为后续研究 RNA 代谢、转录后调控及植物适应性演化提供了高质量数据资源。

南方科技大学翟继先教授和中山大学张雨副教授为该论文的通讯作者，南方科技大学博士后陈阳（现任深圳大学助理教授）、陆文琴研究助理教授、中山大学博士后何海为该论文共同第一作者。翟继先课题组的龙艳萍研究副教授、潘雪华博士、已毕业硕士生郑力豪合作参与了该研究工作。该工作得到多个合作团队的大力支持，包括深圳大学胡章立教授、刘琳副教授、孙婷博士，华南农业大学贾津布教授，中国科学院植物研究所焦远年研究员，兰州大学武生聃教授，湖南农业大学卜凤姣博士，中国科学院华南植物园房昱含副研究员，深圳市兰科植物保护研究中心王美娜博士，中山大学孙宇飞副教授。该研究在样本和种子资源方面得到张寿洲教授和匡汉晖教授的支持。该研究得到了国家自然科学基金、深圳市科技计划、中央高校基本科研业务费、中国博士后科学基金、广东省基础与应用基础研究基金等项目的资助。

论文信息：

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