我院肖仕课题组揭示自噬调控植物根分生组织活性的新机制

Submitted on 周四, 09/13/2018 - 17:38

近日,我院肖仕课题组在细胞生物学国际权威期刊Autophagy(IF 11.1)在线发表了题为 “Autophagy Regulates Glucose-Mediated Root Meristem Activity by Modulating ROS Production in Arabidopsis”的研究论文。该研究发现,植物根尖特异的组成型自噬通过ATG8蛋白与过氧化物酶体跨膜转运蛋白ABCD1相互作用,调控过氧化物酶体的稳态及其介导的细胞内活性氧和生长素水平,参与应答高浓度葡萄糖信号及抑制根分生组织活性(图1)。这一新发现为解析能量代谢与自噬之间的调节关系、丰富植物细胞葡萄糖信号转导通路等提供了重要的分子证据。该研究由我院肖仕课题组独立完成,博士生黄莉和俞陆军博士为论文共同第一作者,肖仕教授为该文唯一通讯作者。相关工作得到了国家杰出自然科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、国际(地区)合作研究项目、广东省自然科学基金重大基础研究培育项目等资助。

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图1.不同葡萄糖浓度下WT和atg突变体根组织中生长素和分生组织活性标记DR5pro::GFP和PLT1-YFP融合蛋白的表达情况比较

根系是植物吸收水分和营养、应对环境变化非常重要的器官之一。初生根的形成是细胞分裂和分化的结果,其生长、发育以及再生受根尖分生组织活动的调控。根尖分生组织中干细胞活动与激素水平(如auxin)、活性氧平衡(如H2O2和superoxide)等因子密切相关。研究表明,植物通过光合作用产生的葡萄糖不但为细胞代谢活动提供能源基础,也可作为类激素信号分子调控一系列发育和生理活动。近期有研究显示,地上部产生的葡萄糖通过长距离转运,能够作为信号分子调节地下部根的分生组织活性来抑制根的伸长生长,但具体的作用机制还不清楚。本研究发现拟南芥根中组成型自噬位于葡萄糖受体HXK1和能量信号受体KIN10下游响应葡萄糖信号,并通过与ABCD1互作调节过氧化物酶体的功能,同时影响根中活性氧平衡和生长素水平,进而维持葡萄糖对根分生组织活性的调控(图2)。该研究首次揭示了自噬调控根分生组织活性的重要生物学功能,对于深入理解葡萄糖信号通路和自噬通路的相互对话具有重要的科学意义。

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图2. 自噬调控葡萄糖介导的根分生组织活性的工作模型

 

文章链接:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2018.1520547

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