PCE | Poly(A)尾测序应用：四川大学杨健/林宏辉发现磷饥饿通过重塑m⁶A修饰和Poly(A)尾调节水稻mRNA的降解

磷元素是植物生长发育及繁殖过程中不可或缺的生物大分子组成部分，直接影响核酸、ATP及磷脂的合成。然而，土壤中无机磷（Pi）常因被钙、铁、铝等离子固定而难以被植物吸收利用。

为应对磷匮乏环境，植物演化出多种适应性策略，包括调节根系构型、分泌有机酸及酸性磷酸酶以活化磷源。此外，植物还会通过延迟生长和开花来优化磷的分配，并回收细胞内生物大分子中的磷。

基因表达水平的调控不仅依赖于转录过程，mRNA的降解速率同样在基因表达调控中发挥关键作用。目前，关于RNA降解如何参与水稻磷饥饿响应及其分子机制尚不明确，深入探究这一过程对于提升作物磷利用效率具有重要意义。

2026年7月9日，四川大学杨健和林宏辉团队在Plant, Cell & Environment上发表了题为“Phosphate Starvation Shapes m⁶A Modification and Poly(A) Tails to Regulate mRNA Decay in Rice” 的研究论文。该研究发现，磷饥饿通过重塑水稻mRNA的m⁶A修饰和poly(A)尾长度，差异性地调控磷饥饿响应基因的稳定性，从而精细调节基因表达。

文章索引

【标题】Phosphate Starvation Shapes M⁶A Modification and Poly(A) Tails to Regulate mRNA Decay in Rice

【发表期刊】Plant, Cell & Environment

【发表日期】2026年7月9日

【作者及团队】四川大学杨健和林宏辉团队

【IF】6.3

研究结果

一、水稻根系mRNA降解受序列特征和结构的影响

研究人员利用转录抑制法结合RNA测序，成功测定了正常供磷下水稻根系的全基因组mRNA半衰期。

结果证实mRNA降解速率主要取决于5' UTR和CDS区域的GC含量、内含子数量以及特定的RNA二级结构。

二、缺磷胁迫全面重塑水稻mRNA的降解图谱

实验发现缺磷诱导基因和缺磷下调基因的mRNA半衰期均显著短于非响应基因，这有利于水稻快速感知和重置环境响应。

在缺磷条件下，缺磷诱导基因的降解被加速，而缺磷下调基因的降解被减缓，说明缺磷胁迫引起了转录组降解特征的广泛改变。

三、m⁶A修饰在全转录组水平上增强水稻RNA稳定性

利用纳米孔直接RNA测序技术，研究鉴定出大量富集在3' UTR区域的m⁶A修饰位点。

数据分析表明，m⁶A修饰水平和位点数量均与水稻体内RNA的稳定性呈显著正相关，证明m⁶A具有全基因组范围的稳定效应。

四、m⁶A修饰动态变化调控缺磷响应基因的表达与降解

在缺磷条件下水稻3' UTR区域的m⁶A修饰水平显著升高，且该变化与RNA表达量的变化呈负相关。

通过过表达m⁶A阅读蛋白OsYTH10，发现其能保护OsPT2等转录本免受降解，进而有效提升水稻对磷的积累能力。

五、m⁵C修饰对缺磷胁迫下的RNA降解影响有限

测序数据显示m⁵C主要分布在CDS区域且修饰比例普遍较低，虽然3' UTR区域中的m⁵C略微提升了RNA稳定性，但这种作用远小于m⁶A。

尽管缺磷引起了m⁵C整体水平上升，但其对调控靶向RNA降解和表达的贡献相对较小。

六、Poly(A)尾长度调节RNA稳定性并因缺磷而显著缩短

通过Poly(A)尾测序，研究发现Poly(A)尾短于60nt的RNA往往更加稳定，且转录本的表达丰度与Poly(A)尾长度呈显著负相关。

更为重要的是，缺磷胁迫诱导了水稻全基因组范围内Poly(A)尾的显著缩短，凸显了其在RNA代谢重塑中的重要地位。

总结

综上所述，该论文系统阐明了水稻在应对磷饥饿时，如何通过动态调整m⁶A甲基化修饰和Poly(A)尾长度来重塑mRNA的稳定性网络。这种转录后层面的精密调控机制，不仅丰富了植物营养逆境生物学理论，也为未来通过分子育种提升农作物磷元素吸收与利用效率提供了核心理论依据。