Most autophagy-related genes, or ATG genes, have been identified through studies using budding yeast. Although the functions of the ATG genes are well understood, the contributions of individual genes to non-selective and various types of selective autophagy remain to be fully elucidated. In this study, we quantified the activity of non-selective autophagy, the cytoplasm-to-vacuole targeting (Cvt) pathway, mitophagy, endoplasmic reticulum (ER)-phagy and pexophagy in all Saccharomyces cerevisiae atg mutants. Among the mutants of the core autophagy genes considered essential for autophagy, the atg13 mutant and mutants of the genes involved in the two ubiquitin-like conjugation systems retained residual autophagic functionality. In particular, mutants of the Atg8 ubiquitin-like conjugation system (the Atg8 system) exhibited substantial levels of non-selective autophagy, the Cvt pathway and pexophagy, although mitophagy and ER-phagy were undetectable. Atg8-system mutants also displayed intravacuolar vesicles resembling autophagic bodies, albeit at significantly reduced size and frequency. Thus, our data suggest that membranous sequestration and vacuolar delivery of autophagic cargo can occur in the absence of the Atg8 system. Alongside these findings, the comprehensive analysis conducted here provides valuable datasets for future autophagy research.

Effects of four salts addition (10-200 mM), NaCl, KCl, MgCl2, and CaCl2 were examined on the growth of protoplasts and formation of helical 1.5 mm long, protoplast-callose-fibers (PCF) in Arabidopsis thaliana liquid leaf protoplast cultures. The basal medium was Murashige and Skoog’s medium containing 1 μM 2,4-dichlorophenoxyacetic acid and 0.1 μM benzyladenine, 3% sucrose, and 0.4 M mannitol. The protoplast division was highly stimulated by the addition of 50 mM Ca2+ ion but was totally inhibited by 50 mM Mg2+ ion. Inhibition by K+ and Na+ ions was in-between. By contrast, PCF formation, whose numbers were counted under a fluorescence inverted microscope after Aniline Blue staining for β-1,3-glucan (callose), was stimulated by both K+ and Ca2+ ions but inhibited by Mg2+ ion. After selecting Arabidopsis PCF using a micromanipulator, the sub-fibril ultrastructure was examined by transmission electron microscopy (TEM). The PCFs of Betula platyphylla and Larix leptolepis, cultured with 200 mM Ca2+ and 50 mM Mg2+ ions, respectively, after long-term storage and rehydration, were examined by TEM. The effects of different factors were discussed on PCF formation and sub-structures in different herbaceous and tree plant species.

Mitochondria undergo fission and fusion, and their coordinated balance is crucial for maintaining mitochondrial homeostasis. In yeast, the dynamin-related protein Dnm1 is a mitochondrial fission factor acting from outside the mitochondria. We recently reported the mitochondrial intermembrane space protein Atg44/mitofissin/Mdi1/Mco8 as a novel fission factor, but the relationship between Atg44 and Dnm1 remains elusive. Here, we show that Atg44 is required to complete Dnm1-mediated mitochondrial fission under homeostatic conditions. Atg44-deficient cells often exhibit enlarged mitochondria with accumulated Dnm1 and rosary-like mitochondria with Dnm1 foci at constriction sites. These mitochondrial constriction sites retain the continuity of both the outer and inner membranes within an extremely confined space, indicating that Dnm1 is unable to complete mitochondrial fission without Atg44. Moreover, accumulated Atg44 proteins are observed at mitochondrial constriction sites. These findings suggest that Atg44 and Dnm1 cooperatively execute mitochondrial fission from inside and outside the mitochondria, respectively.