果實成熟是一個高度協(xié)調(diào)的復(fù)雜生物學(xué)過程，伴隨著果實色澤、質(zhì)地和風(fēng)味的顯著變化。番茄作為研究果實成熟的經(jīng)典模式植物，其鮮艷的色澤主要由類胡蘿卜素類決定，這些色素特異性地儲存在被稱為有色體（ chromoplast）的質(zhì)體中。細胞自噬作為真核生物中高度保守的 機制 ，通過選擇性降解受損或冗余的細胞組分，在維持細胞穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮核心作用。雖然已知植物自噬參與多種生理過程，包括脅迫響應(yīng)和衰老調(diào)控，但對其在果實成熟過程中的功能認知仍十分有限。

近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)果蔬園藝作物種質(zhì)創(chuàng)新與利用全國重點實驗室、湖北洪山實驗室王鵬蔚教授課題組在Autophagy上發(fā)表了題為"Autophagy plays a dual role in chromoplast transition and degradation and is essential for fruit coloration and ripening" 的研究論文 ， 揭示了自噬途徑在番茄果實著色過程中的動態(tài)調(diào)控機制。

通過多尺度顯微觀察與生化分析，揭示了自噬途徑在番茄果實著色過程中的動態(tài)調(diào)控機制。電子顯微成像顯示，果實轉(zhuǎn)色期葉綠體 /有色體周圍出現(xiàn)大量自噬體結(jié)構(gòu) 。結(jié)合光學(xué)顯微追蹤與生化檢測證實，隨著果實成熟進程，自噬活性顯著增強，特異性包裹葉綠體來源的 衍生囊泡（PDVs） 并轉(zhuǎn)運至液泡降解，這一過程有效清除了葉綠體殘留組分，同時為類胡 蘿卜素在 有色 體 內(nèi) 高效積累提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ) 。

自噬功能缺失會導(dǎo)致有色體內(nèi) 部 膜 結(jié)構(gòu)形態(tài) 異常，并顯著影響果實從開花至破色期的發(fā)育同步性。 進一步 研究發(fā)現(xiàn)，在果實成熟終期階段存在獨特的"有色體自噬 “ （Chromophagy）現(xiàn)象 ，即 自噬體直接包裹整個含類胡蘿卜素的 有色 體 并促進其 降解，精確調(diào)控果實最終色澤 與 脫落酸（ABA）的生物合成，從而 影響 果實成熟過程中 ABA與乙烯等激素的平衡 。

基于上述發(fā)現(xiàn)，該研究提出自噬在番茄果實轉(zhuǎn)色過程中有著雙重功能，其在早期參與降解葉綠體與光合作用相關(guān)的底物，促進葉綠體向有色體轉(zhuǎn)變，調(diào)控果實轉(zhuǎn)色；而在后期，自噬可以通過降解（衰老的）有色體，抑制ABA過度合成，維持細胞內(nèi)ABA與乙烯的平衡，抑制果實衰老。相關(guān)結(jié)果不但闡明了自噬在果實轉(zhuǎn)色過程中的雙重調(diào)控作用及其精細的細胞生物學(xué)機制，也為理解果實成熟與衰老過程中細胞器質(zhì)量控制的分子機制提供了新的理論視角。

自噬調(diào)控有色體降解與果實轉(zhuǎn)色示意圖。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝林學(xué)學(xué)院王鵬蔚教授為該論文的通訊作者，博士畢業(yè)生（現(xiàn)西北農(nóng)林科 技大學(xué)博士后）郭曄為該論文的第一作者，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧秀新院士、程運江教授 等參與指導(dǎo)相關(guān)研究。本項研究得到了國家自然科學(xué)基金資助項目，湖北省科技專項，湖北省重點科技發(fā)展計劃，中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)青年團隊培育項目等項目的支持。

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