2024年11月21日，華南農業大學生命科學學院王浩教授團隊在《Nature Communications》上發表題為“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育和育性中的重要生物學功能。
自噬(Autophagy)是一種高度保守的細胞分解代謝過程，在真核生物中調控雄性育性和有性繁殖發揮關鍵生物學作用。在動物中，核心自噬相關（ATG）蛋白的突變將出現精子形成和成熟嚴重缺陷，最終導致雄性不育。但是，傳統觀點認為自噬在擬南芥生殖過程中並非必需，因為絕大多數擬南芥自噬相關基因突變體（atg突變體）可以完成生活週期併產生種子，並未表現出顯著的生殖和育性缺陷。
該研究透過對自噬核心功能突變體atg5、atg7及其雙突變體的系統分析，重新闡明瞭自噬在擬南芥雄性生殖中重要的生物學功能。研究結果顯示，這些突變體在花粉萌發、花粉管生長和種子結實率方面均表現出部分缺陷，相較於野生型有顯著差異。更重要的是，該研究首次揭示，自噬透過選擇性降解肌動蛋白解聚因子ADF7和Profilin2，調節花粉精細胞形成及花粉管生長時肌動蛋白動態組織。這一過程依賴關鍵自噬受體NBR1和ATI，精確靶向肌動蛋白解聚因子ADF7和Profilin2降解，從而維持細胞中微絲解聚和聚合的動態平衡，確保細胞骨架的空間組織和功能正常。
該研究為自噬領域的科學研究帶來了新的思路，不僅深化了對自噬在植物和哺乳動物系統中功能差異的理解，還為進一步探索自噬在調控植物生殖過程中的分子機制提供了新的理論知識。研究團隊表示，未來將進一步深入研究和揭示自噬在植物生殖過程中的調控網路，並探索其在農業育種中的潛力。
自噬調控擬南芥雄配子體發育和育性的工作模型示意圖
華南農業大學生命科學學院閆河博士後和碩士研究生盧鎮為本文的共同第一作者，已畢業本科生李年樂（中山大學在讀研究生），倪載略和李雪泉（上海科技大學在讀研究生）也參與了該研究工作。此外，華南農業大學博士後楊明康、吳鴻教授和趙利鋒副教授，以及王向鋒副教授對本研究提供了支援和與幫助，王浩教授為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委重大研究計劃（培育專案和整合專案）、面上專案、青年專案以及中國博士後科學基金的資助。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-024-54468-8
來源：華南農業大學
