2024年11月21日，华南农业大学生命科学学院王浩教授团队在《Nature Communications》(2023 IF:14.7) 上发表题为“Autophagy modulates Arabidopsis male gametophyte fertility and controls actin organization”的研究论文，该研究揭示了自噬在拟南芥雄配子体发育和育性中的重要生物学功能。
自噬(Autophagy)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（atg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，还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。研究团队表示，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。
自噬调控拟南芥雄配子体发育和育性的工作模型示意图
华南农业大学生命科学学院闫河博士后和硕士研究生卢镇为本文的共同第一作者，已毕业本科生李年乐（中山大学在读研究生），倪载略和李雪泉（上海科技大学在读研究生）也参与了该研究工作。此外，华南农业大学博士后杨明康、吴鸿教授和赵利锋副教授，以及中国农业大学王向锋副教授对本研究提供了支持和与帮助，王浩教授为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金委重大研究计划（培育项目和集成项目）、面上项目、青年项目以及中国博士后科学基金的资助。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-54468-8
文/图 生命科学学院 赵利锋
