自噬(autophagy,AP)是真核细胞在正常发育、衰老或遭受饥饿、生物和非生物胁迫过程中对自身细胞质组分进行降解的过程,对营养物质的循环利用,维持细胞内稳态,防御病原体侵袭等方面起着重要作用。自噬分为巨自噬、微自噬、超自噬和由分子伴侣介导的自噬。一般所说的自噬即代表巨自噬。关于AP的研究目前主要集中在酵母,人类和其他哺乳动物。近些年来在植物方面有所增加,但都局限在受C、N饥饿胁迫的植物的器官、组织和细胞,对正常发育的植物的器官、组织和细胞研究较少。此外这些研究都集中于体细胞,在生殖细胞方面鲜有报道。此前本课题组在油菜雄性不育(male sterile,MS)系花粉母细胞(pollen mother cells,PMCs)败育过程中发现,有大量巨大的由双层或多层膜包被的内含体和多泡体(类自噬体)出现,据此推测这些自噬体的出现可能与花药的败育有关(Wuetal.2009)。为了证明这种现象是否具有普遍性,本研究对一个洋葱的MS系做了进一步观察。主要研究结果如下:1.解剖镜下观察发现,可育(male fertile,MF)系花药形态饱满,表面平滑,色泽光亮。MS系花药干瘪,表面凸凹不平,色泽暗淡。2.半薄切片观察发现,MS系花药发育停留在PMC时期,PMCs畸形,细胞壁较薄且严重内陷或凸起,细胞与细胞之间相互嵌合,有的细胞解体,无四分体或小孢子出现。3.超薄切片观察发现,MS系PMCs与MF系PMCs相比,PMCs可能因次生壁和胼胝质壁合成受阻,因而细胞壁变薄,细胞表面凸出或凹陷,一个细胞的凸起延伸到另一细胞深处,细胞与细胞之间相互嵌合,观察结果和半薄切片相一致。此外还发现,细胞内出现大量形态大小不等的由单层膜,双层膜和多层膜包被的泡状体结构,其中包含核糖体、质体、泡状体、染色质等结构,此外还有许多多泡体(multivesicularbody,MVB)出现。这些泡状体和多泡体大多分布在质膜附近和细胞壁的凹陷和凸起之内,有些泡状体可相互融合。随细胞发育,泡状体内内含物逐渐减少,细胞核解体,细胞质出现大量电子致密度较大的絮状物和杯状的类似凋亡小体的结构。细胞与细胞之间形成许多较宽阔(0.3-0.6 μm)的通道,不同PMCs的细胞质或染色质相互融。观察结果与MF系PMCs差异显著。4.RT-PCR检测发现自噬基因Atg8在洋葱MF、MS系花药、根和叶中都有不同程度表达。以上结果表明,自噬现象的确与植物花药败育过程中细胞的败育或者说程序化死亡有关,同时也说明这一现象可能具一定的普遍性。