豆科植物根系在固氮過程中起著重要作用。然而，豆科植物根中不同類型細(xì)胞基因表達(dá)及其功能尚不清楚。

近日，華大基因（300676）助力中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所、西華師范大學(xué)等單位，共同完成豆科植物百脈根根尖單細(xì)胞圖譜繪制合作研究，于Journal of Integrative Plant Biology發(fā)表“Single-cell RNA-seq of Lotus japonicus provide insights into identification and function of root cell types of legume”的研究論文。（點(diǎn)擊文末“閱讀原文”可查看論文原文）。

該研究首次繪制豆科植物百脈根的根尖單細(xì)胞表達(dá)圖譜，利用原位雜交鑒定出了根尖的主要細(xì)胞類型，分析了各個(gè)細(xì)胞類型的潛在功能，發(fā)現(xiàn)了新的細(xì)胞類型特異基因，對(duì)研究豆科植物根系發(fā)育、生物固氮以及生物育種都具有重要意義。

(相關(guān)資料圖)

這項(xiàng)研究也是繼華大基因參與發(fā)表水稻根部單細(xì)胞圖譜繪制研究后的又一力作（Molecular Plant，2021）。

主要研究成果

01

百脈根根尖單細(xì)胞圖譜繪制

該研究利用高通量單細(xì)胞分選平臺(tái)對(duì)百脈根根尖解離出的22,688個(gè)原生質(zhì)體進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，得到了高質(zhì)量的測(cè)序結(jié)果，并通過細(xì)胞類型特異表達(dá)基因鑒定出了根尖7種主要細(xì)胞類型。

02

功能和進(jìn)化分析

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了不同細(xì)胞類型的功能，發(fā)現(xiàn)九種激素和固氮相關(guān)基因在不同細(xì)胞類型呈現(xiàn)不同表達(dá)規(guī)律。另外，與擬南芥根尖單細(xì)胞圖譜比較分析后，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)：不同植物細(xì)胞類型的功能以及保守性及差異性。

圖2 百脈根根尖細(xì)胞類型功能及進(jìn)化分析結(jié)果圖

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所吳燕民研究員和梁哲研究員為論文通訊作者，生物所孫占敏博士、華大基因姜三杰博士和西華師范大學(xué)王丹博士為論文第一作者。該工作得到了國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。

參考文獻(xiàn)：

[1]Sun, Z.M., Jiang, S.J., Wang, D., L,i L.X., Liu, B.X., Ran, Q.F., Hu, L.Z., Xiong, J.B., Tang, Y.X., Gu, X.F., Wu, Y.M,, Liang, Z. (2022). Single-cell RNA-seq of Lotus japonicus provide insights into identification and function of root cell types of legume. J Integr Plant Biol. doi: 10.1111/jipb.13435

[2]Liu, Q., Liang, Z., Feng, D., Jiang, S.J., Wang, Y.F., Du, Z.Y,, Li, R.X,, Hu, G.H., Zhang, P.X., Ma, Y.F., et al. (2021). Transcriptional landscape of rice roots at the single-cell resolution. Molecular Plant 14: 384-394.

關(guān)鍵詞： 豆科植物