学者阐述自噬核心分子机器具有高度进化保守性
学者阐述自噬核心分子机器具有高度进化保守性
华南农业大学生命科学学院教授王浩团队系统比较和分析了细胞自噬在动物与植物雄性生殖过程中的调控功能及分子作用机制，阐述了自噬核心分子机器具有高度进化保守性，同时在特定生殖结构和需求下也发生了显著的功能分化。6月2日，相关综述文章发表于《新植物学家》（ New Phytologist ）。
自噬参与调控植物雄性生殖过程的功能示意图。研究团队供图
自噬是真核生物中保守的胞内降解与物质循环途径，通过自噬泡形成、底物包裹及在液泡/溶酶体中的降解，维持细胞器质量、能量代谢与细胞稳态，广泛参与发育、胁迫应答及生殖过程。在动物中，自噬发挥重要的发育调控功能，直接参与精子形态建成、鞭毛发生、胞质清除及受精后父系线粒体降解，其功能缺失可导致雄性不育。在被子植物的生殖过程中，传统观念认为自噬不发挥重要的生物学功能，但最新一系列研究表明，自噬以时空特异性方式全程调控植物雄配子体发育，并在高温等逆境下通过维持花粉发育与育性，对植物产量具有重要调控作用。
文章指出，动、植物在生殖发育方式和受精模式上存在巨大差异，这要求自噬在其中实现功能的适应性重塑。植物依赖花粉管极性生长运送两个不运动的精细胞以实现双受精，而动物则通过精子的主动运动完成受精。
该综述在国家自然科学基金等项目资助下完成，通过系统比较和总结动植物自噬在生殖调控中的保守性与功能分化特征，探讨了在进化过程中，自噬如何根据动、植物生殖过程的特点与需求，在机制保守的基础上产生功能特异性的分化与变化。
在此基础上，文章提出了几个未来有待解决的重要科学问题：一、植物雄性育性是否存在不依赖经典自噬的补偿性降解通路？二、植物线粒体选择性自噬的特异性受体及其分子识别机制是什么？三、雄配子体发育过程中液泡形态重塑与自噬降解的功能关系是什么？四、经典自噬通路在植物受精过程中是否参与调控父系线粒体清除？启动该降解途径的上游信号调控机制又是什么？
上述科学问题的解析，将进一步完善植物自噬的功能调控网络，为在全球气候急剧变化条件下，通过调控自噬以调节作物育性，从而保障或提高产量提供新的理论支撑与潜在应用价值。
相关论文信息：https://doi.org/10.1111/nph.71313