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植物花器官寿命决定了有效授粉期，并最终决定了种子数量，柱头组织负责花粉的识别和接受，从而影响花粉管萌发及双受精过程的完成。 近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室王鹏蔚教授课题组在Nature Communications上发表了题为Exo84c interacts with VAP27 to regulate exocytotic compartment degradation and stigma senescence的研究研究论文，揭示了选择性自噬调控花器官与柱头衰老的分子机制 。
植物胞吐复合体成员参与蛋白分泌及自噬降解过程，具有显著的功能分化特征，对植物发育和生存至关重要。自噬过程的分子机制研究已相对完善，但自噬在植物生殖发育中的功能尚不清楚。
该研究解析了开花植物特有的胞吐复合体成员Exo84c，通过与内质网定位蛋白VAP27相互作用，参与植物柱头衰老过程。植物Exo84蛋白有三种亚型，分别为Exo84a, Exo84b和Exo84c，而VAP27特异性与Exo84c互作。拟南芥exo84c突变体柱头细胞衰老延缓，而vap27-1/3双突变体中柱头提前衰老。对衰老过程中柱头乳突细胞进行活细胞成像观察，发现乳突细胞衰老过程中Exo84c与VAP27通过自噬途径进入液泡内降解；同时，Exo84c与VAP27的互作还介导胞吐复合体及其成员通过选择性自噬途径降解，影响柱头细胞的活性，以及有效授粉期。
综上，该研究首次从细胞生物学角度揭示了胞吐复合体成员Exo84c参与柱头衰老的调控机制，解析了内质网参与介导胞吐复合体选择性自噬降解的新途径。该研究不仅揭示了自噬途径在花器官衰老过程中的作用，也为通过延长有效授粉窗口保证产量提供了理论依据。
VAP27和Exo84c调控柱头衰老的模式图
华中农业大学园艺林学学院博士后张彤博士为本文的第一作者，王鹏蔚教授为本文的通讯作者。王鹏蔚教授课题组成员博士研究生李怡凡、李柽钖，博士后臧婧泽、高二林等参与了该项工作。屈晓璐研究员、Patrick J. Hussey教授参与指导相关研究。 该研究得到了国家自然科学基金面上项目、细胞器互作重大研究计划、华中农业大学青年团队培育项目、中国博士后科学基金等项目的支持。
据悉，王鹏蔚教授实验室长期致力于研究植物内质网-细胞器互作的分子机制与生物学功能，重点关注细胞器互作网络、细胞骨架在选择性自噬、植物生殖发育与果实发育等方面的作用。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-023-40729-5
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