上海交大龚清秋课题组构建叶绿体自噬合成受体研究叶绿体微自噬机制

叶绿体是藻类和绿色植物特有的细胞器。它通过光合作用生成糖类等营养物质，为植物提供能量，为动物提供食物。同时叶绿体也是重要的蛋白贮存细胞器，50%以上的植物蛋白以光合蛋白的形式储存在叶绿体中。叶绿体蛋白甚至叶绿体自身的降解与回收利用，对植物生长发育和逆境应答至关重要。叶绿体自噬是一种在液泡中选择性降解叶绿体的高通量降解途径。以往的研究发现，叶绿体可以部分或整个的，通过多种囊泡运输与自噬途径进行降解。但是，经典的叶绿体自噬受体仍未被报道。同时，增强叶绿体自噬是否对植物有益、具有育种潜力也尚不清楚。

近日，上海交通大学生命科学技术学院龚清秋课题组在Cell Press期刊Cell Reports上在线发表题为“A synthetic chlorophagy receptor promotes plant fitness by mediating chloroplast microautophagy”的研究论文。该研究以合成生物学思路构建了一个叶绿体自噬合成受体LIR-SNT-BFP。合成受体通过来自SFR2蛋白N端的定位序列，两亲性的α螺旋SNT，靶向定位于叶绿体外膜；通过来自NBR1蛋白的结合ATG8的片段LIR，招募ATG8；以糖皮质激素诱导系统实现对合成受体的可诱导表达。上海交通大学生命科学技术学院博士研究生刘瑞为第一作者，龚清秋长聘教轨副教授为通讯作者。华南农业大学王浩课题组和中国科学院微生物所孔照胜课题组为该研究提供了大力支持。

图1. 合成受体LIR-SNT-BFP的构建与验证

合成受体LIR-SNT-BFP的诱导表达，确实促进了叶绿体蛋白的自噬降解，且这种合成受体介导的叶绿体自噬，是通过液泡膜内陷吞噬整个叶绿体的微自噬过程。合成受体还通过与已知机制不同的新方式引发了叶绿体分裂。值得注意的是，适度诱导叶绿体自噬促进了植物叶片生长，而过度诱导叶绿体自噬则抑制生长。此外，诱导叶绿体自噬还能部分抑制除草剂造成的叶绿素损伤和叶片黄化。该研究为利用合成受体调控叶绿体蛋白降解提供了概念验证，同时也发现通过提高自噬增加植物生物量存在明确上限。

图2. 合成受体介导的叶绿体微自噬降解的模式图

龚清秋课题组的工作受到国家自然科学基金重大研究计划集成项目（92354302）、培育项目（91954102）、面上项目（32270726、31871355）的支持。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115759

作者： 生命科学技术学院 供稿单位： 生命科学技术学院