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在植物整個(ge) 生命過程中，根尖不斷分化發育，形成的根係從(cong) 土壤中吸收水分和礦質元素，參與(yu) 植物與(yu) 生物或非生物信號的互作，並起到固定植株的作用。但是，人們(men) 對植物根係的發育及與(yu) 環境互作的分子機製還知之甚少。對於(yu) 根尖這一重要的高異質性器官，傳(chuan) 統的高通量測序無法檢測不同細胞型的轉錄組差異。
12月19日，中國農(nong) 業(ye) 科學院生物技術研究所穀曉峰課題組與(yu) 德國海德堡大學Jan U. Lohmann課題組合作，在《分子植物》在線發表研究論文。該研究對粳稻和秈稻根組織原生質體(ti) 進行了高通量單細胞轉錄組測序，繪製了單子葉模式植物水稻首個(ge) 根組織單細胞分辨率轉錄組圖譜，為(wei) 研究須根係植物根組織的細胞類型、功能和進化開辟了新的途徑。
研究人員對兩(liang) 個(ge) 水稻栽培亞(ya) 種粳稻Nip和秈稻93-11的10,968和12,564個(ge) 根尖細胞進行了單細胞轉錄組測序和分析，鑒定出8個(ge) 細胞型，並利用組織原位雜交和遺傳(chuan) 轉化實驗鑒定了細胞類型特異性標記基因。
對Nip和93-11每種細胞型差異表達基因進行功能富集分析，發現大多數基因與(yu) 環境響應有關(guan) ，不同水稻亞(ya) 種在受到外部環境刺激時響應機製存在差異。隨後對水稻單細胞數據進行擬時分析，繪製了根最外層細胞的發育軌跡。水稻根尖表皮分化是以表皮細胞為(wei) 起點，到分叉點沿兩(liang) 個(ge) 方向分化，一個(ge) 分支最終發育為(wei) 成熟的表皮細胞，另一個(ge) 分支經曆過渡型表皮細胞後最終分化為(wei) 根毛細胞。來自兩(liang) 個(ge) 栽培品種的單細胞軌跡顯示高度一致的擬時順序，表明不同亞(ya) 種之間發育軌跡的保守性。
研究人員進一步結合已發表的擬南芥根尖scRNA-seq數據集利用同源基因進行了比對分析，這是首次在單細胞水平進行植物組織器官進化分析，研究比較了擬南芥和水稻主要細胞類型轉錄組的保守性和特異性，發現擬南芥和水稻大部分細胞類型轉錄組之間差異較大，隻有根毛細胞相關(guan) 性較高，說明了研究其他不同植物單細胞轉錄組的重要性。
相關(guan) 論文信息：https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.014
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