全球氣候變暖對植物的生長發(fā)育和作物的產(chǎn)量及品質(zhì)產(chǎn)生了重要影響。植物可感知溫和的高溫,，表現(xiàn)出下胚軸伸長、葉柄變長,、葉片偏下和提前開花等表型，這種因環(huán)境溫度升高而引起植物形態(tài)上的改變被稱為熱形態(tài)建成（thermomorphogenesis）,。植物通過調(diào)整其表型以達(dá)到適應(yīng)環(huán)境的改變是通過復(fù)雜的基因表達(dá)調(diào)控來完成，而其中的精確調(diào)節(jié)機(jī)理仍有待深入解析,。選擇性多聚腺苷酸化（Alternative PolyAdenylation, APA）通過調(diào)控轉(zhuǎn)錄本和蛋白質(zhì)的多樣性對基因表達(dá)產(chǎn)生影響,，因此在植物發(fā)育與抗逆調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用；然而關(guān)于其在植物熱形態(tài)建成中的功能還未見報(bào)道,。此外,，SUMO化是一種物種間保守的高溫應(yīng)答相關(guān)翻譯后修飾，而關(guān)于其是否對植物多聚腺苷酸化因子的功能具有調(diào)控作用還不清楚,。

近日,，華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陽成偉/賴建彬教授團(tuán)隊(duì)和廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院李慶順教授團(tuán)隊(duì)在Molecular Plant在線發(fā)表了題為“SIZ1-mediated SUMOylation of CPSF100 promotes plant thermomorphogenesis by controlling alternative polyadenylation的 ”研究論文。該論文揭示了SUMO E3連接酶SIZ1介導(dǎo)多聚腺苷酸化因子CPSF100的SUMO化修飾,，從而通過調(diào)控選擇性多聚腺苷酸化影響植物熱形態(tài)建成的機(jī)制,，有利于拓展我們對植物熱形態(tài)建成調(diào)節(jié)機(jī)制的理解，為培育耐高溫作物提供新的思路,。

擬南芥SUMO E3 連接酶SIZ1對高溫脅迫應(yīng)答具有關(guān)鍵的調(diào)控作用,，但前期的研究主要集中于其在極端高溫（>=37°C）響應(yīng)中的功能。與先前的研究一致,，SIZ1基因的突變也影響了擬南芥在溫和高溫（28°C）條件下所誘導(dǎo)的下胚軸生長,，但具體的分子機(jī)制還不清楚。本研究發(fā)現(xiàn)了SIZ1介導(dǎo)溫和高溫所誘導(dǎo)的蛋白質(zhì)SUMO化水平的上調(diào),，暗示該修飾可能參與了植物熱形態(tài)建成,。為了探究SIZ1在熱形態(tài)建成中對基因表達(dá)的調(diào)控作用，利用mRNA 3’末端高通量測序方法Poly(A) tag sequencing（PAT-seq）進(jìn)行深入分析,。結(jié)果表明SIZ1通過調(diào)控mRNA前體上不同poly(A)信號的使用從而改變了多聚腺苷酸化位點(diǎn)的選擇,。SIZ1基因的缺失改變了熱形態(tài)建成關(guān)鍵基因poly(A)位點(diǎn)的使用，包括ELF3,、YUC8,、PIF4和ELF4等基因。進(jìn)一步的遺傳學(xué)證據(jù)表明,，在28°C誘導(dǎo)的下胚軸生長中,，PIF4的遠(yuǎn)端轉(zhuǎn)錄本比其近端轉(zhuǎn)錄本具有更重要的作用。

為了探究溫和高溫下SIZ1通過調(diào)控選擇性多聚腺苷酸化參與熱形態(tài)建成的分子機(jī)制,，本研究利用生物化學(xué)與遺傳學(xué)方法,，發(fā)現(xiàn)SIZ1介導(dǎo)了一個(gè)核心多聚腺苷酸化因子CPSF100的SUMO化修飾,，而且SUMO化是CPSF100在植物熱形態(tài)建成中發(fā)揮功能所必需的。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn),，CPSF100的SUMO化抑制了其與多聚腺苷酸化因子CPSF30-M/L的互作,，導(dǎo)致CPSF100在細(xì)胞核中的積累增加。CPSF30-M/L在熱形態(tài)建成中也具有重要作用,，調(diào)控了該途徑中關(guān)鍵基因的poly(A)位點(diǎn)使用,。

綜上，SUMO E3連接酶SIZ1介導(dǎo)了多聚腺苷酸化因子CPSF100的SUMO化修飾,，抑制了其與CPSF30-M/L的互作,，導(dǎo)致CPSF100在細(xì)胞核中的積累增加，進(jìn)而調(diào)控了熱形態(tài)建成關(guān)鍵基因的poly(A)位點(diǎn)使用,，從而參與溫和高溫所誘導(dǎo)的下胚軸生長（圖3）,。該研究拓展了我們對植物熱形態(tài)建成分子機(jī)制的理解，完善了植物多聚腺苷酸化的調(diào)控機(jī)理,，為創(chuàng)制耐高溫作物提供了重要的理論基礎(chǔ),。

華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院青年人才于志波和博士生王軍為共同第一作者；華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陽成偉教授,、廈門大學(xué)環(huán)境與生態(tài)學(xué)院李慶順教授和華南師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院賴建彬教授為共同通訊作者,。該研究得到了國家自然科學(xué)基金和廣東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。