研究發現生物鐘調控植物細胞自噬節律的新機制

　　近日，華南農業大學生命科學學院教授黃巍團隊聯合中山大學教授肖仕和德國馬普學會分子植物生理研究所教授Bernd Mueller-Roeber，研究發現生物鐘調控植物細胞自噬節律的新機制。相關研究發表于Journal of Integrative Plant Biology。

　　細胞自噬是真核生物中高度保守的物質穩態機制，通過降解錯誤折疊的蛋白質和受損的細胞器，實現對營養物質的循環再利用。近年來，越來越多研究表明在動物中自噬途徑與生物鐘存在著緊密的相互調節的關系。多個生物鐘轉錄因子能夠直接調控動物自噬基因的晝夜表達水平，而動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律及其輸出途徑。然而植物自噬節律與生物鐘的調控關系和分子機制仍然不明確。

　　在本項研究工作中，研究人員發現擬南芥細胞自噬在12 h光照/12 h黑暗（LD）條件下和持續光照（LL）條件下都呈現明顯的近日節律變化，說明植物自噬過程受生物鐘調控。有意思的是，LL條件和LD條件下相比，自噬節律的表達相位大幅提前，但振幅明顯降低。

　　進一步研究發現，植物生物鐘關鍵組分LUX基因的突變導致自噬在LL條件下的節律消失，在LD條件下的晝夜振幅顯著增強。并且LUX能夠直接結合自噬基因ATG2、ATG8a、和ATG11的啟動子，并抑制其轉錄活性。表型分析發現LUX通過維持適度的自噬活性提高了植物對碳饑餓的耐受性。轉錄組分析發現自噬節律性在不同植物中都廣泛存在，說明生物鐘調控自噬節律在植物中是一種保守的機制。

　　據介紹，湖南大學于峰課題組最近發現生物鐘基因TOC1在調控植物自噬節律同樣發揮著重要作用，說明生物鐘通過多條途徑調控植物自噬節律。

　　華南農業大學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。中國科學院植物研究所研究員王雷為該研究提供了實驗材料。相關研究得到了嶺南現代農業實驗室項目、廣東省重點領域研發計劃項目、廣東省自然科學基金、廣州市科技項目的資助。

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1111/jipb.13343