衰老是植物生命周期中的重要環節之一，是一個受到眾多內源信號和外部環境因素調控的主動生物學過程，衰老性狀在植物逆境適應和農業生產中具有重要意義。西北農林科技大學郁飛/劉夏燕團隊長期從事植物衰老調控機制的研究，利用碳缺乏誘導植物衰老的體系已經鑒定出一系列關鍵的植物衰老調控因子，發現了一條ABS3亞家族轉運蛋白介導的植物衰老調控通路（Jia et al., 2019; Xue et al., 2022; Xue et al., 2024; Meng et al., 2024）。晚期內體定位的ABS3通過與自噬相關蛋白ATG8的非經典互作促進ABS3的液泡轉運和降解，以獨立于經典自噬途徑的方式促進植物衰老，但是ABS3介導植物衰老通路的調控機制還不完全明確。

近日，該團隊在Cell Reports在線發表了題為HLS1 interacts with ATG8 to negatively regulate the ABS3-mediated plant senescence pathway的研究論文，揭示了HLS1作為ABS3介導衰老通路的負調控因子抑制植物衰老的分子機制。

該研究通過HLS1功能缺失突變體衰老提前、HLS1過表達植物衰老延遲的表型證明HLS1是植物衰老的負調控因子，并發現HLS1不僅定位于細胞核，還定位于質膜和內體。在自噬缺陷atg5或atg7突變體背景中過表達HLS1能夠部分回復自噬缺陷導致的早衰，說明HLS1能夠通過不依賴于經典自噬的方式抑制衰老。進一步發現非核定位的HLS1能夠直接結合自噬相關蛋白ATG8，減弱ABS3-ATG8的互作，降低ABS3向液泡的轉運和降解，從而負調控ABS3介導的植物衰老通路。HLS1蛋白自身的穩定性也受到碳缺乏信號的調控，蛋白酶體途徑和液泡介導的蛋白降解途徑均參與黑暗碳缺乏誘導HLS1的降解。對小麥中HLS1的同源蛋白TaHLS1的研究進一步表明HLS1-ATG8-ABS3通路在單子葉和雙子葉植物中保守。上述結果解析了HLS1、ATG8和ABS3在植物衰老調控中的功能聯系：光照條件下HLS1蛋白積累較多，通過HLS1-ATG8互作抑制ABS3對衰老的促進作用；而黑暗碳缺乏誘導HLS1的降解，減弱HLS1對ABS3-ATG8互作的抑制，增進ABS3的液泡降解從而激活衰老程序。綜上，該研究揭示了HLS1調控植物衰老的新機制，增進了對ABS3介導衰老通路的理解，為人工改造作物衰老性狀提供新思路。

HLS1-ATG8-ABS3植物衰老調控模型

西北農林科技大學生命科學學院博士研究生雷霈為該論文第一作者，劉夏燕教授和郁飛教授為共同通訊作者。西北農林科技大學生命科學學院教學科研平臺范寧娟博士為該研究提供了幫助。該研究得到了國家自然科學基金和中央高?；究蒲袠I務費專項資金的資助。

參考文獻：

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

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

3.Xue, H., Zhou, W., Yang, L., Li, S., Lei, P., An, X., Jia, M., Zhang, H., Yu, F., Meng, J., et al. (2024). Endoplasmic reticulum protein ALTERED MERISTEM PROGRAM 1 negatively regulates senescence in Arabidopsis. Plant Physiol 45, 1211-1220.

4.Meng J, Zhou W, Mao X, Lei P, An X, Xue H, Qi Y, Yu F, Liu X. (2024). PRL1 interacts with and stabilizes RPA2A to regulate carbon deprivation-induced senescence in Arabidopsis. New Phytol. 244, 855-869.

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00278-5