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近日，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授黃巍團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中山大學(xué)教授肖仕和德國馬普學(xué)會(huì)分子植物生理研究所教授Bernd Mueller-Roeber，研究發(fā)現(xiàn)生物鐘調(diào)控植物細(xì)胞自噬節(jié)律的新機(jī)制。相關(guān)研究發(fā)表于Journal of Integrative Plant Biology。

細(xì)胞自噬是真核生物中高度保守的物質(zhì)穩(wěn)態(tài)機(jī)制，通過降解錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和受損的細(xì)胞器，實(shí)現(xiàn)對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)再利用。近年來，越來越多研究表明在動(dòng)物中自噬途徑與生物鐘存在著緊密的相互調(diào)節(jié)的關(guān)系。多個(gè)生物鐘轉(zhuǎn)錄因子能夠直接調(diào)控動(dòng)物自噬基因的晝夜表達(dá)水平，而動(dòng)物中自噬途徑也能夠降解生物鐘的核心組分從而反饋影響近日節(jié)律及其輸出途徑。然而植物自噬節(jié)律與生物鐘的調(diào)控關(guān)系和分子機(jī)制仍然不明確。

在本項(xiàng)研究工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)擬南芥細(xì)胞自噬在12 h光照/12 h黑暗（LD）條件下和持續(xù)光照（LL）條件下都呈現(xiàn)明顯的近日節(jié)律變化，說明植物自噬過程受生物鐘調(diào)控。有意思的是，LL條件和LD條件下相比，自噬節(jié)律的表達(dá)相位大幅提前，但振幅明顯降低。

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，植物生物鐘關(guān)鍵組分LUX基因的突變導(dǎo)致自噬在LL條件下的節(jié)律消失，在LD條件下的晝夜振幅顯著增強(qiáng)。并且LUX能夠直接結(jié)合自噬基因ATG2、ATG8a、和ATG11的啟動(dòng)子，并抑制其轉(zhuǎn)錄活性。表型分析發(fā)現(xiàn)LUX通過維持適度的自噬活性提高了植物對(duì)碳饑餓的耐受性。轉(zhuǎn)錄組分析發(fā)現(xiàn)自噬節(jié)律性在不同植物中都廣泛存在，說明生物鐘調(diào)控自噬節(jié)律在植物中是一種保守的機(jī)制。

據(jù)介紹，湖南大學(xué)于峰課題組最近發(fā)現(xiàn)生物鐘基因TOC1在調(diào)控植物自噬節(jié)律同樣發(fā)揮著重要作用，說明生物鐘通過多條途徑調(diào)控植物自噬節(jié)律。

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生楊明康為該論文第一作者，黃巍教授和陳亮副教授為共同通訊作者。中國科學(xué)院植物研究所研究員王雷為該研究提供了實(shí)驗(yàn)材料。相關(guān)研究得到了嶺南現(xiàn)代農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、廣東省重點(diǎn)領(lǐng)域研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、廣東省自然科學(xué)基金、廣州市科技項(xiàng)目的資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1111/jipb.13343

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