廣東
近日，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)在國際植物學(xué)權(quán)威期刊New Phytologist上發(fā)表題為“Autophagy in Plant Male Reproduction: Conserved Machinery, Divergent Functions”的研究綜述。該綜述系統(tǒng)比較和分析了細(xì)胞自噬在動(dòng)、植物雄性生殖過程中的調(diào)控功能與分子作用機(jī)制，闡述了自噬核心分子機(jī)器具有高度進(jìn)化保守性，但同時(shí)也存在特異性生殖結(jié)構(gòu)和需求下發(fā)生顯著功能的分化。
自噬是真核生物中保守的胞內(nèi)降解與物質(zhì)循環(huán)途徑，通過自噬泡形成、底物包裹與液泡/溶酶體降解，維持細(xì)胞器質(zhì)量、能量代謝與細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，廣泛參與發(fā)育、脅迫應(yīng)答與生殖過程。在動(dòng)物中，自噬發(fā)揮著重要的發(fā)育調(diào)控功能，它直接參與精子形態(tài)建成、鞭毛發(fā)生、胞質(zhì)清除及受精后父系線粒體降解，其功能缺失直接導(dǎo)致雄性不育。但是在被子植物的生殖過程中，傳統(tǒng)觀念認(rèn)為自噬不發(fā)揮重要的生物學(xué)功能。但最新一系列研究表明，自噬以時(shí)空特異性的方式全程調(diào)控植物雄配子體發(fā)育，且在高溫等逆境下通過維系花粉發(fā)育和育性，對植物產(chǎn)量有重要的調(diào)控功能。
動(dòng)、植物在生殖發(fā)育方式和受精模式上存在巨大的差異，這需要自噬在其中要實(shí)現(xiàn)功能的適應(yīng)性重塑過程。植物依賴花粉管極性生長運(yùn)送不可運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)精細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)雙受精，而動(dòng)物則通過精子的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)完成受精。該綜述通過系統(tǒng)比較和總結(jié)動(dòng)植物自噬在生殖調(diào)控中的保守性和功能分化特征，在討論了在進(jìn)化過程中，自噬根據(jù)動(dòng)、植物生殖過程的特點(diǎn)和需求，在機(jī)制保守的基礎(chǔ)上，產(chǎn)生的功能性的特異性分化和變化。并在此基礎(chǔ)上提出幾個(gè)未來待解決的重要科學(xué)問題：一、植物雄性育性是否存在不依賴經(jīng)典自噬的補(bǔ)償性降解通路？二、植物線粒體選擇性自噬的特異性受體及其分子識別機(jī)制是什么？三、雄配子體發(fā)育過程中液泡形態(tài)重塑與自噬降階的功能關(guān)系是什么？四、經(jīng)典自噬通路在植物受精過程中是否具有調(diào)控父系線粒體清除，以及啟動(dòng)該降解途徑的上游信號調(diào)控機(jī)制是什么？上述科學(xué)問題的解析，將進(jìn)一步完善植物自噬的功能調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為在全球氣候急劇變化條件下，通過自噬調(diào)控作物育性以保障或提高產(chǎn)量提供新理論支撐和潛在實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。
自噬參與調(diào)控植物雄性生殖過程的功能示意圖
生命科學(xué)學(xué)院副教授閆河、在讀本科生李建星及碩士研究生鄭韻兒為共同第一作者。王浩教授為通訊作者。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1111/nph.71313
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