農科院生物所研究團隊繪制水稻根組織單細胞圖譜

　　近日，中國農業科學院生物技術研究所谷曉峰團隊和合作者繪制了單子葉模式植物水稻首個根組織單細胞分辨率轉錄組圖譜，為研究植物細胞類型特化、功能和進化提供了新的途徑。相關結果發表在國際學術期刊《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育，形成的根系從土壤中吸收水分和礦質元素，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，植物根系的發育及與環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（Oryza sativa L. japonica. cv. Nipponbare， geng）和秈稻93-11（Oryza sativa L. indica. cv. 93-11， xian）10，968和12，564個根尖細胞進行了單細胞轉錄組測序和分析，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，發現大多數基因與環境響應有關，不同水稻亞種在受到外部環境刺激時響應機制存在差異。

　　研究人員隨后對水稻單細胞數據進行擬時分析，繪制了根最外層細胞的發育軌跡，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育軌跡的保守性。進一步結合已發表的雙子葉模式植物擬南芥根尖單細胞轉錄組數據集進行了對比分析，這是首次在單細胞水平進行植物組織器官進化分析，發現擬南芥和水稻大部分細胞類型轉錄組之間差異較大，只有根毛細胞相關性較高，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。

　　生物所谷曉峰研究員和德國海德堡大學Jan U. Lohmann為論文通訊作者，該工作得到了國家重大專項、央級公益性科研院所基本科研業務費、中國農科院科技創新工程項目資助。