新研究揭示荔枝芽成花轉變的分子調控網絡

近日，華南農業大學園藝學院、嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室教授王惠聰團隊構建植物單細胞研究實驗體系從單細胞水平上揭示荔枝芽成花轉變的分子調控網絡。相關研究分別發表于Journal of Experimental Botany和Cells。

針對植物因為存在細胞壁和大量次生代謝產物，高質量原生質體難以獲得，單細胞研究滯后于動物的問題，研究人員聚焦全球重要的十種經濟作物，包括水稻、玉米、番茄、大豆、蘋果、葡萄、香蕉、柑橘和荔枝，開發了高效、高品質的植物細胞核分離系統，成功克服了植物單細胞測序樣本單細胞核分離困難、純度低、得率少的難題，首次建立植物細胞核流式細胞儀絕對計數技術，同時實現細胞核的準確計數和回收分析。

該項工作是首例針對主要農作物高純度細胞核詳細的提取富集方法的報道，所分離純化細胞核的數量和純度能滿足細胞分裂周期和單細胞核測序研究的需要，研究結果將促進植物特別是木本植物單細胞水平的研究。

針對植物芽成花調控網絡復雜，普通的bulk RNA-seq面臨取樣困難的技術壁壘，迫切需要具有更高分辨率、更好的細胞類型分離技術來解析植物芽成花轉變分子機制的問題，研究人員以荔枝成花過程中關鍵發育時期的三種不同狀態的芽為研究對象，首次建立荔枝芽樣本的單細胞核測序體系，完成了首例荔枝單細胞圖譜構建，確定了芽成花決定的關鍵細胞群（只占芽樣品的5%），成功規避了細胞異質性對研究的干擾。

同時，研究人員以核測序未檢測到關鍵成花基因FT和TFL1表達，而qRT-PCR可明顯檢測到它們表達為切入點，利用RNA原位雜交、點雜交等技術，證明荔枝成花關鍵的基因LcFT1和LcTFL1-2可以以mRNA的形式從葉片轉運至芽。在模式植物的基礎上，繪制了荔枝芽成花轉變的分子調控網絡模型，為進一步的研究提供了關鍵的分子靶標。

論文通訊作者王惠聰表示，上述研究建立了十種重要植物高效高質的單細胞核分離體系，分離的細胞核可運用于單細胞組學研究；首次完成荔枝單細胞圖譜構建，從單細胞水平解析了荔枝芽成花轉變的分子調控網絡。

相關論文信息：https://doi.org/10.3390/cells11233919

https://doi.org/10.1093/jxb/erad103