农学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、农业农村部华南作物资源高效利用重点实验室、广东省植物分子育种重点实验室谢庆军课题组在中科院一区Top期刊New Phytologist（IF5-year =10.5）在线发表了题为“Dynamic monitoring of TGW6 by selective autophagy during grain development in rice”的研究论文（论文链接：https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.19271）。文章报道了选择性细胞自噬通过降解THOUSAND-GRAIN WEIGHT 6 (TGW6)蛋白调节水稻籽粒发育的分子机理，为水稻产量和品质的协同改良提供了新见解。
在人口不断增长和环境恶化的背景下，粮食安全是全球关注的重大战略问题。提高作物的产量和品质是保证粮食安全的关键。粒型是控制产量与品质的重要因素，通过揭示水稻粒型与品质的调控网络，可为水稻高产优质新品种的选育提供重要理论基础和新靶点。该研究报道了细胞自噬作为真核生物在进化过程中高度保守的重要降解途径，对水稻籽粒的粒型和品质的调控起着重要作用。当水稻自噬相关基因Autophagy-related 9b (OsATG9b)或Autophagy-related 13a (OsATG13a)发生突变时，籽粒变小，且垩白率增加。相反，过表达OsATG9b或OsATG13a则提高籽粒的大小与品质。TGW6已被报道调控籽粒大小和品质，已成功用于高产优质水稻品种的分子育种。该研究揭示了选择性细胞自噬通过降解TGW6调控籽粒发育。TGW6通过典型的Atg8相互作用基序(Atg8-interacting motif, AIM)与Autophagy-related 8 (OsATG8)相互作用，然后被招募到自噬体中进行降解。OsATG9b或OsATG13a表达量的改变都会导致籽粒生长发育时期的TGW6发生相应变化。遗传分析证实，在osatg9b或osatg13a突变体中敲除TGW6可以部分恢复其籽粒大小的缺陷，表明TGW6是自噬调控籽粒发育的底物之一。该研究表明自噬是调节水稻籽粒大小与品质的关键调节通路，以及提供了利用自噬相关基因OsATG9b和OsATG13a达到高产优质新品种选育的潜在可能。
水稻细胞选择性自噬降解TGW6调节籽粒发育模式图
农学院2020级已毕业硕士生刘梓楠为第一作者，谢庆军课题组的杨倩颖副教授、2021级在读研究生吴平凡、2018级已毕业硕士生李逸凡和2017级已毕业硕士生林燕妮为共同第一作者，谢庆军教授为通讯作者。该研究得到了“十四五”广东省农业科技创新九大主攻方向-广东重要农作物功能基因挖掘与应用（2022SDZG05）、国家自然科学基金（31971920）、广东省基础与应用基础重大项目（2019B030302006）、广东省自然科学基金（2021A1515012053）、亚热带农业生物资源保护与利用课题（SKLCUSA-a202008）、“西部之光”项目（xbzg-zdsys-202111）、珠江人才计划（20170104）以及“双一流”学科推进项目（2021B10564001）等资助。
文图/农学院 杨倩颖