植物花器官寿命决定了有效授粉期，并最终决定了种子数量，柱头组织负责花粉的识别和接受，从而影响花粉管萌发及双受精过程的完成。近日，华中农业大学果蔬园艺作物种质创新与利用全国重点实验室、湖北洪山实验室王鹏蔚教授课题组在植物花器官衰老机制方面取得突破性进展，在Nature Communications上发表题为 “Exo84c interacts with VAP27 to regulate exocytotic compartment degradation and stigma senescence” 的研究成果。

　　植物胞吐复合体成员参与蛋白分泌及自噬降解过程，具有显著的功能分化特征，对植物发育和生存至关重要。自噬过程的分子机制研究已相对完善，但自噬在植物生殖发育中的功能尚不清楚。本研究解析了开花植物特有的胞吐复合体成员Exo84c，通过与内质网定位蛋白VAP27相互作用，参与植物柱头衰老过程。植物Exo84蛋白有三种亚型，分别为Exo84a, Exo84b和Exo84c，而VAP27特异性与Exo84c互作。拟南芥exo84c突变体柱头细胞衰老延缓，而vap27-1/3双突变体中柱头提前衰老。对衰老过程中柱头乳突细胞进行活细胞成像观察，发现乳突细胞衰老过程中Exo84c与VAP27通过自噬途径进入液泡内降解（图1）的同时，Exo84c与VAP27的互作还介导胞吐复合体及其成员通过选择性自噬途径降解（图2），继而影响柱头细胞的活性，以及有效授粉期。本研究首次从细胞生物学角度揭示了胞吐复合体成员Exo84c参与柱头衰老的调控机制，解析了内质网参与介导胞吐复合体选择性自噬降解的新途径。不仅揭示了自噬途径在花器官衰老过程中的作用，也为通过延长有效授粉窗口保证产量提供了理论依据。

　　王鹏蔚教授实验室长期致力于研究植物内质网-细胞器互作的分子机制与生物学功能，重点关注细胞器互作网络、细胞骨架在选择性自噬、植物生殖发育与果实发育等方面的作用。本项研究得到了国家自然科学基金面上项目、细胞器互作重大研究计划、华中农业大学青年团队培育项目、中国博士后科学基金等项目的支持。王鹏蔚教授为本文的通讯作者，华中农业大学园艺林学学院博士后张彤博士为本文的第一作者，王鹏蔚教授课题组成员博士研究生李怡凡、李柽钖，博士后臧婧泽、高二林等参与了该项工作。屈晓璐研究员、Patrick J. Hussey教授参与指导相关研究。

　　着丝粒是维持基因组稳定的关键染色体区域，富含高度相似的重复序列，同时也是基因组结构最复杂、变化最剧烈的区域，在进化过程中产生复杂的遗传多样性。在大多数真核生物中，快速变异的着丝粒序列可以促进核型进化和新物种形成。尽管着丝粒存在高度异质性，但尚不完全了解这些广泛变异的序列是如何确保着丝粒功能的稳健。小麦是典型的异源六倍体作物，包含3套高度相似又存在差异的亚基因组，着丝粒对多倍体基因组的稳定尤为关键。

　　该研究以来自全球小麦育种计划的10+品系群体为对象，系统解析了每个材料着丝粒的定位和序列组成。研究人员捕获到小麦着丝粒重复序列、位置等存在大量变异，发现不同材料着丝粒存在广泛的重定位现象。在不同材料中均发现与着丝粒重要表观标记CENH3核小体紧密结合的重复序列是逆转录转座子Cereba，并且系统发育结果表明在不同小麦品系中Cereba转座子序列表现出较为一致的同质性，但结合程度较低的重复序列在每个小麦品系中表现出独特性，这意味着存在特定机制选择某些重复序列类型作为功能核心着丝粒的组成。

　　此外，研究人员还观察到CENH3核小体在复杂的着丝粒重复序列（包括重新定位的着丝粒）上显示出较松散的DNA末端包裹，不同品系中严格的CENH3核小体占位和内在DNA序列特征在确定着丝粒功能方面发挥关键作用。这些结果表明，多种机制参与小麦10+基因组材料CENH3核小体的适应并稳定着丝粒功能。最终，研究人员提出在不同的基因组背景下着丝粒染色质具有明显的表观遗传可塑性，并且由于过去的育种选择，着丝粒的高稳健性对于维持小麦基因组稳定性至关重要。

　　华中农业大学植物科学技术学院硕士研究生马桓和丁文涛为论文共同第一作者，小麦团队鄢文豪教授、茆海亮教授、兰彩霞教授、李强教授和陈伟教授对该研究进行了指导和建议。

　　通过城市空间形态管控提升城市内部的通透性和空气流动性，是当前国土空间规划设计领域应对城市高温、缓解热岛效应的重要议题。然而，在空间高度异质的城市建成环境中，多元化的城市空间形态组合对局地通风环境存在复杂的协同和权衡作用，导致规划设计师在局地通风环境优化与相应的空间形态调控过程中难以做出快速响应。因而，如何将不同层面空间构成要素的形态特征进行综合集成，为城市局地通风效能识别与规划管控提供一个基础性的形态框架亟待系统整合。

　　针对以上问题，研究团队借鉴类型形态学方法(Typo-Morphological Approach)，通过整合城市建筑群、街道网络两类“一实一虚”空间形态特征对局部气流组织的影响规律，创新性地提出从“透风(wind permeability, WP)、造风(wind reinforcing, WR)、导风(wind accessibility, WA)”三个层面以直观理解城市空间形态特征因子对局部通风效能的综合作用过程，构建了一套基于空间形态特征分类的局部通风效能区（local ventilation performance zone，LVPZ）分类框架（图1）及其指标评价体系（表1）。

　　同时，研究团队综合国土空间规划单元管控与局地气候评估尺度，制定了LVPZ地理空间单元的划分标准（图2），并通过对我国代表性城市空间形态进行识别，提炼总结了18种典型LVPZ类型（表2）。最后，结合LVPZ分类体系提出了耦合宏观、局部、微观不同尺度的基于城市通风效能优化的设计技术框架（图3）。

　　华中农业大学园艺林学学院风景园林系博士研究生李思韬为论文第一作者，吴昌广副教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费及武汉市园林和林业局科技计划的支持。园艺林学学院吴雪飞教授和滕明君副教授为共同作者。湖北省规划设计研究总院、湖北省空间规划研究院、武汉市公共气象服务中心等单位参与了该研究。

　　由于篇幅所限，今天所分享的仅为近期华中农业大学科学研究成果的一部分。更多科研动态，欢迎点击文末“阅读原文”，浏览华中农业大学南湖新闻网科学研究专题进一步了解。

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