極端高溫影響植物生存 中央大學團隊破解植物耐熱關鍵機制

全球暖化加劇，國立中央大學生命科學系教授吳少傑和博士吳家榮研究團隊，首次發現植物核內E3泛素連接酶PUB49，與耐熱蛋白HIT4協同作用，透過調控染色質結構重塑，揭開植物耐熱反應背後的關鍵機制，研究成果刊登於植物科學國際期刊《Journal of Experimental Botany》。

吳少傑表示，過去植物耐熱研究大多聚焦於熱休克蛋白（Heat Shock Proteins），探討細胞如何保護蛋白質避免因高溫變性。研究團隊則使用超過10萬顆阿拉伯芥種子，從大量突變株中篩選耐熱異常個體，再進一步找出控制耐熱的重要基因。

研究顯示，在正常溫度下，HIT4與PUB49會聚集於細胞核內的「染色質中心」此異染色質區域；當植物受高溫刺激時，兩者會協同促使染色質中心鬆散化，隨後移動至核仁，活化耐熱基因。

研究團隊指出，此研究最大的創新突破，在於發現PUB49不僅是植物耐熱路徑中的新成員，更是全球首次證明參與「熱誘導染色質重塑」的核內U-box型E3泛素連接酶。過去學界普遍認為泛素化作用主要負責蛋白質降解與品質控制，雖已知部分E3酵素參與植物逆境反應，但從未證實其能直接介入染色質高階結構的重組調控。研究首度建立「泛素化調控－染色質重塑－耐熱能力」三者的連結。

為進一步確認PUB49作用機制，研究團隊利用基因編輯技術建立PUB49缺失突變株。結果發現，突變植株在常溫下能正常生長發育，與野生型無異，但在37°C高溫環境下，PUB49缺失突變株則無法與野生型一樣存活，結果指出，植物細胞利用泛素化訊號調控染色質結構變化，進而提升高溫適應能力。

吳少傑表示，隨著全球氣候變遷，高溫已成為影響糧食安全的重要環境因子。這項發現不僅深化科學界對植物熱逆境調控網絡的理解，也為未來培育或開發耐高溫作物提供新的分子標的，有助提升農業生產韌性，也因應氣候變遷帶來的挑戰。