植物是怎样衰老的？点进来你就知道了！
原标题：最新研究揭秘植物是怎样衰老的 探明其机理作物增产不是梦
“远处蔚蓝天空下，涌动着金色的麦浪”，为了这秋日的盛景，青葱的麦苗逐渐变黄，它体内的碳、氮等营养物质一刻不停地向籽粒运送，以保证种子圆润饱满。如果干旱缺水、病虫害等因素影响了这一运送过程，小麦就会“早衰”。
据估计，对部分小麦来说，早衰会造成20%左右的减产，适度晚衰能增加产量。如果清楚小麦的衰老机制，对其进行调控，增加产量就指日可待。
近日，西北农林科技大学教授郁飞带领团队揭示了植物衰老调控的新机制，相关成果发表在《自然—植物》上。
谁在调控衰老
在发育过程中，细胞的死亡受到生命体的严格控制。当衰老过程启动时，植物会根据自身的需要及环境因素加速或减缓整个衰老过程，而不是自生自灭。
当秋季来临，植物叶片逐渐变黄，叶绿体中的蛋白被降解，氮素等营养元素被输送到其它生长中心，这一过程对植物顺利完成生命周期至关重要。
而有些基因在正常情况下并不表达，只有在衰老死亡时才会表达。郁飞说：“这表明植物为了衰老和死亡需要‘投资’很多基因。”
这些基因还经常发生突变，在突变作用下，有时叶片会加速变黄，有时又会出现“滞绿”。比如发生了滞绿的青菜，十天半个月过去还绿油油的。
在植物家族里，快速变黄和滞绿的叶片都是“异类”，这些特殊植物突变体成为郁飞课题组开展研究的理想材料。在五六年前，该课题组就发现普遍存在于植物中的MATE转运蛋白中的ABS3亚家族基因对衰老有促进作用。
研究人员发现，人为加强模式植物拟南芥ABS3亚家族基因的表达，植物衰老速度显著加快。但单独敲除ABS3亚家族中的四个基因，突变体衰老的速度变慢并不明显，而当他们同时敲除掉这四个基因时，即使在黑暗环境中，突变体衰老的速度仍显著减缓。
这说明，ABS3亚家族基因表达量增多，衰老速度就会加快，反之速度减缓。发现此现象后，研究人员计划进一步了解其分子机制，但一直未有实质性突破。直到2016年，课题组从获得诺贝尔生理学或医学奖的自噬反应机制中得到了启发。
神奇的“ATG8”
自噬是细胞或有机体在营养缺乏等环境胁迫下，通过细胞里产生的双层膜自噬体，包裹细胞质或受损伤的细胞器等，运送到溶酶体或液泡中进行降解，重新循环利用营养物质，维持细胞稳态平衡的重要生物学过程。简单来说，自噬相当于细胞“自己吃自己”，在生物体内部发挥着“清道夫”的作用。
2016年诺贝尔生理学或医学奖获奖者——日本科学家大隅良典发现，ATG8是自噬过程中的一个关键蛋白，它末尾会被另一个蛋白切割，再接上一个脂类分子，即随后的脂化形成脂酰乙醇胺（PE）修饰型的ATG-PE，完成自噬过程。自噬的发生对衰老具有减缓作用。
研究人员通过对ABS3亚家族基因调控衰老的分子机制的进一步研究发现，它同样需要与ATG8发生物理互作，二者结合才能促进衰老。
郁飞表示：“没想到ABS3亚家族基因调控衰老和自噬作用有关，令人惊喜。”
当研究人员通过改变ATG8的一个关键氨基酸使ATG8发生突变之后，它就不能被切割脂化，从而也无法完成自噬。
可即使细胞不能进行自噬作用，突变后的ATG8仍然可以与ABS3亚家族基因发生物理互作。这说明ATG8既参与了自噬的通路，又参与了ABS3亚家族基因调控植物衰老的通路，但在这两条通路中，ATG8发挥着完全不同的作用。
人为改变植物的成熟速度
拟南芥中的分子通路是否适用于农作物呢？
研究人员对小麦ABS3和ATG8同源蛋白的研究发现，ATG8-ABS3互作调控衰老的范式在双子叶和单子叶植物中都存在。
基于ABS3亚家族基因促进衰老的途径与自噬抑制衰老的途径都需要ATG8这一发现，他们提出了这两条通路平衡协同调控植物衰老进程的模型。
“通过控制这两条通路，我们基本可以实现人为调控植物的衰老速度。对于青菜而言，我们希望它衰老得慢一些，这样就可以为储存运输预留更多时间。而对于小麦，在营养成分不流失的前提下，有些需要延缓衰老，有些则需要加快衰老以缩短生长周期，最终实现产量的提高。”郁飞说。
他同时表示，从分子机制到农业应用还有很长的路要走，希望未来与农作物应用研究实验室协同攻关。
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