上海交大陈诚课题组联合海南农科院郑道君课题组解析植物自噬功能多样化的演化规律

　　

近日，上海交通大学刘默洋、杨鸣和海南省农业科学院梁恒等在iMeta在线发表了题为“Polyploidy drives autophagy to participate in plant-specific functions”的文章。基于油茶、番茄、拟南芥等77个物种近万个样本的多组学数据，建立了植物功能演化方法，系统评估了植物自噬功能多样化（参与到叶绿体分裂、开花等生物过程）的演化规律，强调了多倍化在植物适应性演化中的重要作用，为植物自噬研究提供了新的视角，并为植物育种和功能基因组学研究提供了重要理论支持。

自噬是一个高度协调的降解与资源再利用过程，在真核生物中普遍存在。尽管其核心机制在不同物种间高度保守，但自噬参与植物特有功能的演化过程仍未明晰。本研究基于近万个样本的多组学数据，建立了植物功能演化方法，揭示了多倍化对植物自噬功能多样化的推动作用。从低等到高等植物（77种）中共鉴定出92,967个自噬相关基因（autophagy-associated genes, AAGs），其中45.69%与多倍化事件相关。基于构建的自噬功能网络，发现多倍化显著扩展了AAGs的功能，涵盖叶绿体分裂、细胞壁代谢和非生物胁迫响应等植物特异性生物学过程。进一步分析表明，单子叶植物和双子叶植物中多倍化AAGs的功能存在显著差异，并伴随功能冗余与缺失现象。此外，自噬与叶绿体分裂之间的功能互作关系证明，多倍化在光合作用相关功能演化中起到关键作用。多倍化事件通过增加AAGs的数量与功能多样性，驱动自噬参与植物特有的生物学过程，展现了植物自噬功能的显著特征。本研究深化了对植物自噬功能演化的理解，为植物自噬的进一步探索提供了新的研究视角，并为植物基因组学与自噬的交叉研究奠定了重要基础。

上海交通大学农业与生物学院副研究员刘默洋、博士生杨鸣和海南省农业科学院助理研究员梁恒为论文第一作者，上海交通大学农业与生物学院长聘教轨副教授陈诚和海南省农业科学院研究员郑道君为通讯作者，上海交通大学农业与生物学院博士生罗博特、硕士生邓俊杰和上海交通大学生命科学技术学院助理研究员曹凌雁参与了研究工作。该研究得到国家自然科学基金、海南省科技人才创新项目等资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/imt2.252

作者：

农业与生物学院

供稿单位：

农业与生物学院