华中农业大学王鹏蔚课题组揭示自噬在番茄果实转色中的双重角色

果实成熟是一个高度协调的复杂生物学过程，伴随着果实色泽、质地和风味的显著变化。番茄作为研究果实成熟的经典模式植物，其鲜艳的色泽主要由类胡萝卜素类决定，这些色素特异性地储存在被称为有色体（ chromoplast）的质体中。细胞自噬作为真核生物中高度保守的 机制 ，通过选择性降解受损或冗余的细胞组分，在维持细胞稳态中发挥核心作用。虽然已知植物自噬参与多种生理过程，包括胁迫响应和衰老调控，但对其在果实成熟过程中的功能认知仍十分有限。

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Autophagy上发表了题为"Autophagy plays a dual role in chromoplast transition and degradation and is essential for fruit coloration and ripening" 的研究论文 ， 揭示了自噬途径在番茄果实着色过程中的动态调控机制。

通过多尺度显微观察与生化分析，揭示了自噬途径在番茄果实着色过程中的动态调控机制。电子显微成像显示，果实转色期叶绿体 /有色体周围出现大量自噬体结构 。结合光学显微追踪与生化检测证实，随着果实成熟进程，自噬活性显著增强，特异性包裹叶绿体来源的 衍生囊泡（PDVs） 并转运至液泡降解，这一过程有效清除了叶绿体残留组分，同时为类胡 萝卜素在 有色 体 内 高效积累提供了结构基础 。

自噬功能缺失会导致有色体内 部 膜 结构形态 异常，并显著影响果实从开花至破色期的发育同步性。 进一步 研究发现，在果实成熟终期阶段存在独特的"有色体自噬 “ （Chromophagy）现象 ，即 自噬体直接包裹整个含类胡萝卜素的 有色 体 并促进其 降解，精确调控果实最终色泽 与 脱落酸（ABA）的生物合成，从而 影响 果实成熟过程中 ABA与乙烯等激素的平衡 。

基于上述发现，该研究提出自噬在番茄果实转色过程中有着双重功能，其在早期参与降解叶绿体与光合作用相关的底物，促进叶绿体向有色体转变，调控果实转色；而在后期，自噬可以通过降解（衰老的）有色体，抑制ABA过度合成，维持细胞内ABA与乙烯的平衡，抑制果实衰老。相关结果不但阐明了自噬在果实转色过程中的双重调控作用及其精细的细胞生物学机制，也为理解果实成熟与衰老过程中细胞器质量控制的分子机制提供了新的理论视角。

自噬调控有色体降解与果实转色示意图。

华中农业大学园艺林学学院王鹏蔚教授为该论文的通讯作者，博士毕业生（现西北农林科 技大学博士后）郭晔为该论文的第一作者，华中农业大学邓秀新院士、程运江教授 等参与指导相关研究。本项研究得到了国家自然科学基金资助项目，湖北省科技专项，湖北省重点科技发展计划，中央高校基本科研业务费专项、华中农业大学青年团队培育项目等项目的支持。

https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2025.2509330?src=exp-la