西北农林科技大学郁飞/刘夏燕团队揭示内质网蛋白AMP1调控植物衰老的机制

衰老是植物生长发育的重要环节，是一个受到精细调控的主动过程。衰老的调控包括大规模基因转录变化，以及营养物质的降解和重新分配。衰老性状对植物世代繁衍和环境适应，以及作物产量和品质具有重要意义。

近日，西北农林科技大学郁飞/刘夏燕团队在Plant Physiology在线发表了题为“Endoplasmic reticulum protein ALTERED MERISTEM PROGRAM 1 negatively regulates senescence in Arabidopsis”的研究论文，揭示了碳缺乏诱导植物衰老的转录组重编程网络，并发现内质网蛋白ALTERED MERISTEM PROGRAM 1（AMP1）通过与自噬通路以及定位于晚期内体的ABS3介导的衰老通路互作抑制植物衰老。

郁飞/刘夏燕团队长期从事植物衰老调控机制相关研究，通过一个高效的碳缺乏诱导植物衰老的研究体系，鉴定到一条由晚期内体定位的ABS3亚家族MATE蛋白介导的植物衰老调控通路（Jia et al., 2019; Xue et al., 2022）。在这项工作中，为了构建碳缺乏胁迫诱导植物衰老的转录重编程网络，首先对野生型拟南芥幼苗进行了多个时间点的碳饥饿处理，利用RNA-seq和转录组分析，揭示了植物碳缺乏胁迫诱导衰老过程受到转录调控的通路，以及不同类型的基因表达变化模式。对RNA-seq数据分析过程中，发现一个编码内质网蛋白的基因AMP1是潜在的衰老调控因子。AMP1基因功能缺失和过表达植株的衰老相关表型分析证实AMP1是衰老的负调控因子。进一步遗传分析发现AMP1与自噬途径协同抑制植物衰老，以及AMP1与内体定位的ABS3介导的植物衰老途径之间的功能关联，并揭示促进衰老的转录因子ARF2和PIF5作用于AMP1下游。

综上所述，该研究阐明了碳缺乏诱导植物衰老的转录组重编程网络，进一步揭示了内膜组分在植物衰老调控中的重要功能，为解析植物衰老的调控机制提供候选基因和理论支撑。

碳缺乏诱导衰老过程中转录激活或抑制的生物学过程

西北农林科技大学生命科学学院已毕业博士薛惠与博士研究生周文慧为该论文共同第一作者，刘夏燕教授和青年教师孟晶晶为共同通讯作者。西北农林科技大学生命科学学院杨若林教授和教学科研平台范宁娟博士为该研究提供了帮助。该研究得到了国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

参考文献

Jia M, Liu X, Xue H, Wu Y, Shi L, Wang R, Chen Y, Xu N, Zhao J, Shao J, Qi Y, An L, Sheen J, Yu F (2019) Noncanonical ATG8-ABS3 interaction controls senescence in plants. Nat Plants 5: 212-224.

Xue H, Meng J, Lei P, Cao Y, An X, Jia M, Li Y, Liu H, Sheen J, Liu X, Yu F (2022) ARF2-PIF5 interaction controls transcriptional reprogramming in the ABS3-mediated plant senescence pathway. EMBO J 41:e110988.

论文连接

https://doi.org/10.1093/plphys/kiae299