高通量單細胞轉錄組測序技術（scRNA-seq）用于植物與農學研究時，單細胞制備存在技術挑戰。近日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心等通過底層技術創新，開發了新的植物單細胞制備方法FX-Cell。該方法提升了單細胞制備效率，實現了難以酶解植物組織、農田及凍存樣品的scRNA-seq，為加速植物細胞單細胞圖譜繪制提供了技術支撐。
研究團隊改進了現有的原生質體制備方法。團隊發現，提高酶解溫度可以提高酶解效率。為避免高溫酶解過程中帶來的轉錄組變化，團隊開發了組織固定方法——在酶解前，將新鮮的植物樣品在Farmer溶液中進行固定。為避免高溫酶解時細胞中mRNA的降解，團隊進一步利用基于GMP Sepharose/Agarose柱的親和純化方法，去除了細胞壁酶解液中的RNase。團隊還發現，在原生質體制備過程中添加tRNA和tri-GMP等RNase抑制劑可以保護mRNA，提高其穩定性，從而提高單個細胞的基因捕獲數量。
水稻和擬南芥根尖的測試顯示，FX-Cell具有可重復性高、單個細胞基因捕獲數量與常規scRNA-seq持平且優于snRNA-seq的優點。植物組織在酶解前就已固定，因此在所獲的單細胞圖譜中，原生質體化帶來的轉錄組改變被基本消除。
在上述工作的基礎上，團隊發現植物樣品具有良好的耐受性，并開發了FX-Cell衍生技術——FXcryo-Cell和cryoFX-Cell。FXcryo-Cell是將固定好的樣品儲存在-80°C后再進行高溫酶解；cryoFX-Cell是將樣品凍于液氮或儲存在-80°C后，再進行固定和高溫酶解。以水稻根尖為例，FXcryo-Cell與cryoFX-Cell所獲得的單細胞圖譜質量與FX-Cell相當。
實例證明FXcryo-Cell與cryoFX-Cell技術具有廣闊的應用前景，可以高質量地完成難以酶解組織、農田樣品和擾動樣品的scRNA-seq。
相關研究成果在線發表在《自然-方法》（Nature Methods）上。研究工作得到農業生物育種重大項目、國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項（B類）等的支持。