葉綠體是藻類和綠色植物特有的細胞器。它通過光合作用生成糖類等營養物質，為植物提供能量，為動物提供食物。同時葉綠體也是重要的蛋白貯存細胞器，50%以上的植物蛋白以光合蛋白的形式儲存在葉綠體中。葉綠體蛋白甚至葉綠體自身的降解與回收利用，對植物生長發育和逆境應答至關重要。葉綠體自噬是一種在液泡中選擇性降解葉綠體的高通量降解途徑。以往的研究發現，葉綠體可以部分或整個的，通過多種囊泡運輸與自噬途徑進行降解。但是，經典的葉綠體自噬受體仍未被報道。同時，增強葉綠體自噬是否對植物有益、具有育種潛力，也尚不清楚。

近日，上海交通大學生命科學技術學院龔清秋課題組在Cell Press期刊Cell Reports上在線發表題為“A synthetic chlorophagy receptor promotes plant fitness by mediating chloroplast microautophagy”的研究論文。

該研究以合成生物學思路構建了一個葉綠體自噬合成受體LIR-SNT-BFP。合成受體通過來自SFR2蛋白N端的定位序列，兩親性的α螺旋SNT，靶向定位于葉綠體外膜；通過來自NBR1蛋白的結合ATG8的片段LIR，招募ATG8；以糖皮質激素誘導系統實現對合成受體的可誘導表達。

圖1. 合成受體LIR-SNT-BFP的構建與驗證

合成受體LIR-SNT-BFP的誘導表達，確實促進了葉綠體蛋白的自噬降解，且這種合成受體介導的葉綠體自噬，是通過液泡膜內陷吞噬整個葉綠體的微自噬過程。合成受體還通過與已知機制不同的新方式引發了葉綠體分裂。值得注意的是，適度誘導葉綠體自噬促進了植物葉片生長，而過度誘導葉綠體自噬則抑制生長。此外，誘導葉綠體自噬還能部分抑制除草劑造成的葉綠素損傷和葉片黃化。該研究為利用合成受體調控葉綠體蛋白降解提供了概念驗證，同時也發現通過提高自噬增加植物生物量存在明確上限。

圖2. 合成受體介導的葉綠體微自噬降解的模式圖

上海交通大學生命科學技術學院博士研究生劉瑞為第一作者，龔清秋為通訊作者。華南農業大學王浩課題組和中科院微生物所孔照勝課題組為該研究提供了大力支持。龔清秋課題組的工作受到國家自然科學基金重大研究計劃集成項目(92354302)、培育項目(91954102)、面上項目(32270726、31871355)的支持。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.celrep.2025.115759