ATG5-HSP90.2-mediated micromitophagy as cytological basis for maternal inheritance of plant mitochondria

遗传(遗传算法) 非孟德尔遗传 生物 线粒体 遗传学 线粒体DNA 基因
作者
Meng‐Xiang Sun,Xiaorong Huang,Linlin Zhao,Zonglin Liu,Long Ni,Wenxuan Zou,Feng Gong,Ting‐Yuan David Cheng,Ce Shi,Xuecheng Zhang,Wei Wang,Hong Chen,Alice Y. Cheung
出处
期刊:Research Square
标识
DOI:10.21203/rs.3.rs-6690586/v1
摘要

Abstract Mitochondria are inherited maternally in most plants as a classical paradigm of non-Mendelian inheritance, but the mechanism underlying paternal mitochondrial elimination (PME) remains almost unknown. We report here that angiosperms have evolved a micromitophagy-mediated PME, in which vacuoles directly engulf paternal mitochondria via tonoplast invagination. We show that the micromitophagy occurs specifically in male germline (MG) cells. To gain mechanistic insights, we used a vegetative to germline cell fate transition system to establish that micromitophagy is triggered by MG-cell-fate determination. We evidence that ATG5 is translocated to vacuole upon MG-cell-fate determination and interacts with mitochondrion-located HSP90.2 during mitochondrial engulfment by vacuoles, elucidating a cell-type specific ATG neofunctionalization to mediate micromitophagy. The ingenious mechanism not only contributes to maternal inheritance of plant mitochondria, but also supports zygote-to-embryo transition. We further determine that micromitophagy is conserved in angiosperms but was continually optimized during evolution to ensure a highly efficient PME strategy in MG cells with different properties. These findings bridge a long-standing gap in understanding plant PME with emerging mechanistic knowledge.
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