细胞自噬（简称自噬）是真核生物中进化过程中高度保守的一种降解机制:将细胞内的组分,如受损的细胞器、变性或未折叠的蛋白等转运至液泡（植物）或溶酶体（动物）中降解。植物中,自噬主要参与逆境响应,如氮胁迫。已有的研究表明,植物激素亦广泛的参与了植物的逆境反应。因此,自噬与激素之间是否存在直接调控关系,值得深入探索,尤其是乙烯作为植物响应非生物胁迫的关键激素。有鉴于此,本研究通过遗传学、分子生物学和生物化学等手段,初步阐明了水稻乙烯途径与自噬的互作调控机制,为下一步深入解析自噬未知的生物学功能以及拓展乙烯內源调控的认识提供重要的线索和基础。总结本研究的工作,取得如下的主要结果:1.已有的研究表明,与自噬途径关键蛋白ATG8结合的蛋白一般含有ATG8-Interacting Motif（AIM）结构元件。利用该元件的序列特征,本团队前期开发了hf AIM的分析方法,用于筛选鉴定各类物种中与ATG8结合的候选蛋白。本研究利用该方法,在水稻中筛选鉴定到乙烯合成途径蛋白Ethylene Biosynthetic Protein 1（OsEBP1）存在3个高度保守的AIM,暗示着OsEBP1是水稻ATG8（OsATG8）的互作蛋白。2.通过酵母双杂交和双分子荧光互补实验,证实OsEBP1与OsATG8存在直接相互作用。此外,突变OsEBP1的AIM2和AIM3可以阻断其与OsATG8的互作,进一步表明OsEBP1与OsATG8确实存在互作,并且极有可能受自噬调控降解。3.自噬抑制剂Concanamycin A（ConA）处理后,野生型水稻中花11原生质体中瞬时表达的OsEBP1在液泡中显著积累,表明OsEBP1通过自噬途径调控降解。与此相比,在水稻自噬功能缺陷突变体osatg9中OsEBP1积累较少,亦佐证了该蛋白受自噬调控降解。此外,OsEBP1稳定表达的转基因水稻在ConA处理后亦可检测到该蛋白明显在液泡中积累,再次证明OsEBP1确实受自噬途径调控降解。4.自噬小体示踪剂Monodansylcadaverine（MDC）染色发现,过表达OsEBP1的水稻中自噬小体明显增多,而OsEBP1敲除突变体（osebp1）中自噬活性无明显变化,暗示了该基因可能正调控自噬发生。进一步的MDC染色实验表明,乙烯合成促进剂1-amino cyclopropane-1-carboxylic acid（ACC）处理后,野生型水稻中的自噬小体显著积累,而乙烯合成抑制剂Co Cl2(Co2+)的处理抑制自噬的发生,表明乙烯途径反馈调控自噬发生。5.通过对OsATG8启动子序列上的顺式作用元件分析,鉴定到其存在乙烯信号途径的转录因子Ethylene Signaling Gene（ESG）的结合位点,暗示着OsESG可能结合OsATG8启动子进而调控其转录表达。6.通过酵母单杂交与荧光素酶互补活体成像实验,证实OsESG8直接结合OsATG8b启动子并抑制其转录表达,表明乙烯途径通过OsESG8介导的OsATG8表达调控进而负反馈抑制自噬的发生。7.实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析表明,OsEBP1在水稻各组织均有表达,在分蘖期叶片上表达最高,暗示着该基因的生物学功能与分蘖期有关的农艺性状调控相关。综上所述,本研究表明自噬可能通过降解OsEBP1蛋白介导乙烯的內源含量变化,而乙烯信号转导途径的转录因子OsESG8通过结合OsATG8启动子并抑制其表达,进而反馈调控自噬的发生。总结本研究结果,我们推断OsEBP1-OsATG8-OsESG8的分子模块整合了水稻自噬途径与乙烯途径的交叉反应,并精细调控了两条途径的动态平衡。