11月21日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院王浩教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications(影響因子14.7) 上發(fā)表題為“Autophagy modulates Arabidopsis male gametophyte fertility and controls actin organization”的研究論文，該研究揭示了自噬在擬南芥雄配子體發(fā)育和育性中的重要生物學(xué)功能。

　　自噬(Autophagy)是一種高度保守的細(xì)胞分解代謝過程，在真核生物中調(diào)控雄性育性和有性繁殖發(fā)揮關(guān)鍵生物學(xué)作用。在動(dòng)物中，核心自噬相關(guān)（ATG）蛋白的突變將出現(xiàn)精子形成和成熟嚴(yán)重缺陷，最終導(dǎo)致雄性不育。但是，傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為自噬在擬南芥生殖過程中并非必需，因?yàn)榻^大多數(shù)擬南芥自噬相關(guān)基因突變體（atg突變體）可以完成生活周期并產(chǎn)生種子，并未表現(xiàn)出顯著的生殖和育性缺陷。

　　該研究通過對(duì)自噬核心功能突變體atg5、atg7及其雙突變體的系統(tǒng)分析，重新闡明了自噬在擬南芥雄性生殖中重要的生物學(xué)功能。研究結(jié)果顯示，這些突變體在花粉萌發(fā)、花粉管生長(zhǎng)和種子結(jié)實(shí)率方面均表現(xiàn)出部分缺陷，相較于野生型有顯著差異。更重要的是，該研究首次揭示，自噬通過選擇性降解肌動(dòng)蛋白解聚因子ADF7和Profilin2，調(diào)節(jié)花粉精細(xì)胞形成及花粉管生長(zhǎng)時(shí)肌動(dòng)蛋白動(dòng)態(tài)組織。這一過程依賴關(guān)鍵自噬受體NBR1和ATI，精確靶向肌動(dòng)蛋白解聚因子ADF7和Profilin2降解，從而維持細(xì)胞中微絲解聚和聚合的動(dòng)態(tài)平衡，確保細(xì)胞骨架的空間組織和功能正常。

　　該研究為自噬領(lǐng)域的科學(xué)研究帶來(lái)了新的思路，不僅深化了對(duì)自噬在植物和哺乳動(dòng)物系統(tǒng)中功能差異的理解，還為進(jìn)一步探索自噬在調(diào)控植物生殖過程中的分子機(jī)制提供了新的理論知識(shí)。研究團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)將進(jìn)一步深入研究和揭示自噬在植物生殖過程中的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并探索其在農(nóng)業(yè)育種中的潛力。

自噬調(diào)控?cái)M南芥雄配子體發(fā)育和育性的工作模型示意圖

　　生命科學(xué)學(xué)院閆河博士后和碩士研究生盧鎮(zhèn)為本文的共同第一作者，已畢業(yè)本科生李年樂（中山大學(xué)在讀研究生），倪載略和李雪泉（上海科技大學(xué)在讀研究生）也參與了該研究工作。此外，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后楊明康、吳鴻教授和趙利鋒副教授，以及中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王向鋒副教授對(duì)本研究提供了支持和與幫助，王浩教授為通訊作者。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委重大研究計(jì)劃（培育項(xiàng)目和集成項(xiàng)目）、面上項(xiàng)目、青年項(xiàng)目以及中國(guó)博士后科學(xué)基金的資助。

　　相關(guān)論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54468-8

文圖/生命科學(xué)學(xué)院 趙利鋒