华南农业大学生命科学学院教授王浩团队与合作者，研究揭示了细胞自噬调控植物雄性育性和生殖过程的生物学功能与作用机制。相关成果近日发表于《自然-通讯》（Nature Communications）。

自噬调控拟南芥雄配子体发育和育性的工作模型示意图。研究团队供图

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自噬是一种高度保守的细胞分解代谢过程，在真核生物中调控雄性育性和有性繁殖发挥关键生物学作用。在动物中，核心自噬相关（atg）蛋白的突变将出现精子形成和成熟严重缺陷，最终导致雄性不育。但是，传统观点认为自噬在拟南芥生殖过程中并非必需，因为绝大多数拟南芥自噬相关基因突变体可以完成生活周期并产生种子，并未表现出显著的生殖和育性缺陷。

该研究在国家自然科学基金委重大研究计划、面上项目、青年项目以及中国博士后科学基金等项目的资助下，通过对自噬核心功能突变体atg5、atg7及其双突变体的系统分析，重新阐明了自噬在拟南芥雄性生殖中重要的生物学功能。

研究结果显示，这些突变体在花粉萌发、花粉管生长和种子结实率方面均表现出部分缺陷，相较于野生型有显著差异。更重要的是，该研究首次揭示，自噬通过选择性降解肌动蛋白解聚因子ADF7和Profilin2，调节花粉精细胞形成及花粉管生长时肌动蛋白动态组织。这一过程依赖关键自噬受体NBR1和ATI，精确靶向肌动蛋白解聚因子ADF7和Profilin2降解，从而维持细胞中微丝解聚和聚合的动态平衡，确保细胞骨架的空间组织和功能正常。

“该研究为自噬领域的科学研究带来了新的思路，不仅深化了对自噬在植物和哺乳动物系统中功能差异的理解，同时为进一步探索自噬在调控植物生殖过程中的分子机制提供了新的理论知识。”论文通讯作者王浩表示，未来将进一步深入研究和揭示自噬在植物生殖过程中的调控网络，并探索其在农业育种中的潜力。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-54468-8