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

近日，華南師范大學生命科學學院陽成偉/賴建彬教授團隊和廈門大學環境與生態學院李慶順教授團隊在Molecular Plant在線發表了題為“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介導多聚腺苷酸化因子CPSF100的SUMO化修飾，從而通過調控選擇性多聚腺苷酸化影響植物熱形態建成的機制，有利于拓展我們對植物熱形態建成調節機制的理解，為培育耐高溫作物提供新的思路。

擬南芥SUMO E3 連接酶SIZ1對高溫脅迫應答具有關鍵的調控作用，但前期的研究主要集中于其在極端高溫（>=37°C）響應中的功能。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）條件下所誘導的下胚軸生長，但具體的分子機制還不清楚。本研究發現了SIZ1介導溫和高溫所誘導的蛋白質SUMO化水平的上調，暗示該修飾可能參與了植物熱形態建成。為了探究SIZ1在熱形態建成中對基因表達的調控作用，利用mRNA 3’末端高通量測序方法Poly(A) tag sequencing（PAT-seq）進行深入分析。結果表明SIZ1通過調控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的選擇。SIZ1基因的缺失改變了熱形態建成關鍵基因poly(A)位點的使用，包括ELF3、YUC8、PIF4和ELF4等基因。進一步的遺傳學證據表明，在28°C誘導的下胚軸生長中，PIF4的遠端轉錄本比其近端轉錄本具有更重要的作用。

為了探究溫和高溫下SIZ1通過調控選擇性多聚腺苷酸化參與熱形態建成的分子機制，本研究利用生物化學與遺傳學方法，發現SIZ1介導了一個核心多聚腺苷酸化因子CPSF100的SUMO化修飾，而且SUMO化是CPSF100在植物熱形態建成中發揮功能所必需的。進一步的分析發現，CPSF100的SUMO化抑制了其與多聚腺苷酸化因子CPSF30-M/L的互作，導致CPSF100在細胞核中的積累增加。CPSF30-M/L在熱形態建成中也具有重要作用，調控了該途徑中關鍵基因的poly(A)位點使用。

綜上，SUMO E3連接酶SIZ1介導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，導致CPSF100在細胞核中的積累增加，進而調控了熱形態建成關鍵基因的poly(A)位點使用，從而參與溫和高溫所誘導的下胚軸生長（圖3）。該研究拓展了我們對植物熱形態建成分子機制的理解，完善了植物多聚腺苷酸化的調控機理，為創制耐高溫作物提供了重要的理論基礎。

華南師范大學生命科學學院青年人才于志波和博士生王軍為共同第一作者；華南師范大學生命科學學院陽成偉教授、廈門大學環境與生態學院李慶順教授和華南師范大學生命科學學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基金和廣東省自然科學基金等項目的資助。