近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物耐性調(diào)控與改良創(chuàng)新團隊和合作者繪制了單子葉模式植物水稻世界首個根組織單細胞分辨率轉(zhuǎn)錄組圖譜，為研究植物細胞類型特化、功能和進化提供了新的途徑。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》上。
在植物整個生命過程中，根尖在不斷地分化發(fā)育，形成的根系從土壤中吸收水分和礦質(zhì)元素，參與植物與生物或非生物信號的互作，并起到固定植株的作用。但是，植物根系的發(fā)育及與環(huán)境互作的分子機制還知之甚少。研究人員對兩個水稻栽培亞種粳稻Nip和秈稻93-1110,968和12,564個根尖細胞進行了單細胞轉(zhuǎn)錄組測序和分析，鑒定出8個細胞型。對Nip和93-11每種細胞型差異表達基因進行功能富集分析，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)基因與環(huán)境響應(yīng)有關(guān)，不同水稻亞種在受到外部環(huán)境刺激時響應(yīng)機制存在差異。
研究人員隨后對水稻單細胞數(shù)據(jù)進行擬時分析，繪制了根最外層細胞的發(fā)育軌跡，來自兩個栽培品種的單細胞軌跡顯示高度一致的擬時順序，表明不同亞種之間發(fā)育軌跡的保守性。進一步結(jié)合已發(fā)表的雙子葉模式植物擬南芥根尖單細胞轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)集進行了對比分析，這是首次在單細胞水平進行植物組織器官進化分析，發(fā)現(xiàn)擬南芥和水稻大部分細胞類型轉(zhuǎn)錄組之間差異較大，只有根毛細胞相關(guān)性較高，進而從單細胞水平上闡釋了單/雙子葉植物根系類型分化的遺傳基礎(chǔ)。
該工作得到國家重大專項、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程項目資助。（通訊員 崔艷）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.014
