科學家繪制水稻幼苗根葉單細胞轉錄圖譜

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所錢文峰研究組應用單細胞轉錄組測序技術，獲得了水稻幼苗葉和根超過20萬個單細胞的轉錄組信息，利用細胞類型標記基因和原位雜交技術，對每個細胞的身份進行了鑒定，構建了水稻幼苗葉和根的單細胞轉錄圖譜。相關結果近日發表于《遺傳學和基因組學期刊》。

水稻幼苗葉和根的單細胞轉錄組二維UMAP圖與組織解剖圖 圖片來源：錢文峰等

　　水稻作為重要的糧食作物，為全球一半以上的人口提供主糧；同時，水稻作為單子葉模式植物，其個體發育與細胞分化受到了科研人員持續和廣泛的關注。細胞功能的分化常常可以體現為基因表達的差異。新興的單細胞轉錄組測序技術使高通量探究細胞的功能分化成為可能。

　　錢文峰等構建了水稻幼苗葉和根的單細胞轉錄圖譜。基于該圖譜進一步發現，盡管葉和根的同種類型組織（如葉和根各自的維管組織，葉肉細胞和根皮層細胞）具有顯著的轉錄組相似性，葉和根表皮組織的轉錄組卻具有較大的差異，這可能與地上部和地下部表皮組織所處外界環境的差異有關。

　　該研究比較了多個生長條件下水稻幼苗單細胞轉錄圖譜的差異，發現水稻在應對低氮、缺鐵以及高鹽脅迫時，不同類型的細胞常常采取細胞類型特異的轉錄響應，而同種類型細胞在響應不同脅迫時往往傾向于使用相似的轉錄調控機制。在脅迫條件下，幼苗表現出葉片發黃的現象。通過研究細胞群體組成，作者發現脅迫條件下葉肉細胞比例顯著降低。

　　通過進一步重構葉肉細胞的發育軌跡，作者發現在葉肉細胞發育的不同階段，不同功能的基因按照特定時序依次動態響應，為理解非生物脅迫下細胞分化的差異提供了線索。

　　研究為水稻全苗開展單細胞分辨率的組學研究奠定了基礎，為深入解析植物的生命活動提供了新的角度。