我國學者在單細胞水平解析擬南芥根發育全景圖

　　正如沒有相同的指紋、完全一樣的葉片，構成生命體基本單元的細胞同樣存在高度的異質性。近年來隨著單細胞RNA測序技術（scRNA-seq）的發明與應用，使得研究人員能夠在單細胞水平研究單細胞屬性、細胞間異質性和細胞類型，深入解析生命活動的內在基本機理。

　　4月18日，國際學術期刊Molecular Plant 在線發表了中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所王佳偉研究組題為A single-cell RNA sequencing profiles the developmental landscape of Arabidopsis root 的研究論文，在單細胞水平揭示了擬南芥根尖細胞的異質性，描繪了擬南芥發育全景圖（developmental landscape）并重構了根尖分生組織細胞的發育軌跡。

　　根是植物重要的組織器官，負責固定/支撐植物，從土壤中吸收水、礦質元素供給植物生長發育，參與植物與生物或非生物信號的互作。數量眾多的細胞如何組裝成一個完整的具有不同組織分化的根器官、發揮相關生物學功能是有趣和重要的科學問題。王佳偉研究組建立了植物單細胞RNA測序與分析系統，并將這一技術應用在擬南芥根的研究中。通過前期大量預實驗，成功捕獲了7695個根單細胞轉錄組數據。在無監督分析條件下，這些根細胞被歸為24個細胞類群。細胞類群注釋分析鑒定了一些潛在的新細胞類型，并找到了一批細胞類型標記基因。尤為重要的是，通過t-SNE和UMAP算法展示聚類，重構了根發育的基本軌跡，實現了根分生組織細胞分裂和分化在單細胞水平上的準確投影。進一步利用偽時間（pseudo-time）分析，捕獲了根尖分生組織細胞的分化軌跡和過渡態細胞，解析了根分生組織細胞如何通過協調細胞分裂和分化進程逐步形成根尖不同細胞類型的分子機理。此外，通過分析細胞類群對離子吸收和激素響應情況，揭示了不同根細胞類群的響應熱圖。該研究加深了人們對擬南芥根細胞組成和發育軌跡的認識，將根發育生物學從原先的組織器官水平提升到了單細胞水平。

　　該研究得到科技部、國家自然科學基金、中科院先導B項目、中國科協青年人才托舉工程、中國博士后創新人才支持計劃、Sanofi-SIBS青年人才獎學金的資助。

科學家在單細胞水平解析擬南芥根發育全景圖