细胞自噬作为真核生物中高度保守的保护机制,通过降解并循环利用细胞成分,在植物生长发育和逆境响应中发挥着关键作用。本研究旨在全面阐述植物自噬的生物发生机制及其生理功能,为后续深入研究提供理论基础,并探索其在作物养分高效和抗...细胞自噬作为真核生物中高度保守的保护机制,通过降解并循环利用细胞成分,在植物生长发育和逆境响应中发挥着关键作用。本研究旨在全面阐述植物自噬的生物发生机制及其生理功能,为后续深入研究提供理论基础,并探索其在作物养分高效和抗逆育种中的应用潜力。植物自噬包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导自噬,其生物发生过程包括激活启动、膜延伸、自噬体形成及与液泡融合降解4个阶段,受ATG基因(autophagyrelated gene,ATG)和SnRK1/TOR(SNF1-related protein kinase,SnRK1/target of rapamycin,TOR)相关信号通路调控。Sn RK1可通过TOR依赖和非依赖方式调节自噬,ATG基因在自噬各阶段发挥关键作用,如ATG1/ATG13复合体、ATG12-ATG5-ATG16复合体、ATG8脂化等。自噬调控植物根系发育、养分高效吸收以及衰老与养分循环利用,并增强植物对氮、磷和锌、铁、镉等微量元素胁迫,以及盐、干旱、高温、水淹等非生物胁迫的耐受性。未来研究需深入解析自噬的时空调控网络,整合多组学技术,系统探索其在养分跨膜转运中的机制,及其与激素信号和营养代谢之间的交互作用,同时,结合作物育种,聚焦养分高效吸收、利用与抗逆,推动“自噬-养分高效-抗逆”协同调控,为培育高效抗逆作物提供理论支持,推动农业高效、可持续发展。展开更多
文摘细胞自噬作为真核生物中高度保守的保护机制,通过降解并循环利用细胞成分,在植物生长发育和逆境响应中发挥着关键作用。本研究旨在全面阐述植物自噬的生物发生机制及其生理功能,为后续深入研究提供理论基础,并探索其在作物养分高效和抗逆育种中的应用潜力。植物自噬包括巨自噬、微自噬和分子伴侣介导自噬,其生物发生过程包括激活启动、膜延伸、自噬体形成及与液泡融合降解4个阶段,受ATG基因(autophagyrelated gene,ATG)和SnRK1/TOR(SNF1-related protein kinase,SnRK1/target of rapamycin,TOR)相关信号通路调控。Sn RK1可通过TOR依赖和非依赖方式调节自噬,ATG基因在自噬各阶段发挥关键作用,如ATG1/ATG13复合体、ATG12-ATG5-ATG16复合体、ATG8脂化等。自噬调控植物根系发育、养分高效吸收以及衰老与养分循环利用,并增强植物对氮、磷和锌、铁、镉等微量元素胁迫,以及盐、干旱、高温、水淹等非生物胁迫的耐受性。未来研究需深入解析自噬的时空调控网络,整合多组学技术,系统探索其在养分跨膜转运中的机制,及其与激素信号和营养代谢之间的交互作用,同时,结合作物育种,聚焦养分高效吸收、利用与抗逆,推动“自噬-养分高效-抗逆”协同调控,为培育高效抗逆作物提供理论支持,推动农业高效、可持续发展。
