深圳商报·读创客户端首席记者吴吉 通信员付文卿草榴论坛
4月11日，南边科技大学生命科学学院讲席施展郭红卫课题组集合武汉华大生命科学盘考院在顶级学术期刊《细胞》在线发表盘考论文，构建了模式生物拟南芥全生命周期单细胞转录组图谱，独立异性地从单细胞水平上领会了叶片虚弱程度，描摹了碳/氮的源库转运图景。
性吧植物的虚弱是一个高度有序的生物学经过，波及多个细胞、组织和器官间的全体调控及营养物资的运载和再分派，关于植物的助长、衍生及应酬多变环境至关遑急。在虚弱经过中，植物通过降解叶绿体、卵白质等大分子物资，将碳/氮等遑急营养元素从源器官（叶）转运至库器官（根、花、果实和种子等）中，以保管植物的浅近助长发育和衍生经过。
植物虚弱的肇端和程度受到多种表里成分的调控，包括植物的助长阶段、植物激素和外界刺激等。在合适的时辰开动虚弱与植物对复杂环境的稳健息息推测，恰当降速植物虚弱可有用提高农作物产量和品性。尽管多个物种中已轻狂并领会了大批虚弱推测基因，但植物如何整合发育阶段和环境信号以开动虚弱，并通过多器官-多细胞类型协同调控虚弱和营养转运，仍存在诸多未知。因此，深切领会植物虚弱经过中的枢纽调控汇聚，挖掘遑急的虚弱推测基因资源，关于精确调控植物助长发育程度草榴论坛，提高农作物的产量和品性具有遑急的理讲价值和应用远景。
盘考团队收受单核转录组测序技巧对遮掩拟南芥扫数这个词生命周期的20个枢纽组织样品进行了测序分析，构建了超百万细胞核的高分辨率全图谱。通过整合已有遗传符号信息，对单个组织及跨多发育期间分析中轻狂到的539个细胞群进行了系统的精明，最终明确了38种细胞类型。进一步的，盘考团队通过跨发育期间细胞类群及枢纽基因的抒发变化分析，揭示了遑急细胞类型的发育动态；通过对多器官中保守细胞类型的抒发谱进行相比分析，构建了跨器官保守性和器官特异性的转录因子调控汇聚。这些高质地的单核转录图谱为后续盘考提供了遑急的基础和寂静的资源。
接下来，盘考团队诳骗6个连结发育期间叶片的单核转录组数据，发现叶片中的三类主要细胞类型（表皮细胞，EPI；叶肉细胞，MES；维管细胞，VAS）在虚弱经过中具有高度的全体协同性和不同细胞间的异质性，并基于此立异性地建议了单细胞水平量化细胞虚弱气象的宗旨：SAG-index和YAG-index。SAG-index和YAG-index分别是把柄在三类主要细胞中发育后期高抒发的虚弱推测基因（senescence-associated genes，SAGs）及在发育早期高抒发的年青推测基因（youth-associated genes，YAGs）运筹帷幄赢得的。基于SAG-index和YAG-index，盘考团队到手在单细胞水平对叶片虚弱气象进行了量化，并对虚弱的肇端和程度进行了辞别。通过对已发表旧例转录组数据的分析，进一步考证了这两个宗旨可用来反应多器官的发育、细胞的分化及对挟制要求的响应，在其它植物物种中也一样适用。这些遑急的效果将植物虚弱盘考擢升到了单细胞水平，为后续从多维度领会虚弱推测分子机制提供了强有劲的表面相沿。
基于上述权衡细胞虚弱气象的SAG-index和YAG-index，盘考团队进一口头通过共抒发汇聚分析，对叶片虚弱调控汇聚进行了领会，轻狂到多个与虚弱显赫推测的模块，以及大批与虚弱推测的新基因。这些基因与已知功能的SAGs存在彰着的共抒发趋势，可能通过复杂的调控汇聚共同调控叶片的虚弱程度。通过对部分基因突变体的表型分析、叶绿素含量测定及符号基因抒发水平的检测，盘考团队系统性考证了叶片虚弱调控汇聚。对虚弱调控汇聚的领会将为虚弱推测领域的盘考提供遑急的基因资源和盘考想路。
营养的运载和分派是植物虚弱经过中的遑急技艺，关于保管植物的浅近助长发育和衍生至关遑急。基于拟南芥单细胞全图谱，盘考团队通过对碳氮营养运载转运家眷基因抒发模式的分析，描摹了不同器官和细胞类型中碳/氮营养在源器官和库器官中的转运图景，并对枢纽转运卵白进行了遗传和分子考证。
盘考发现时叶片和库器官中均存在细胞类型特异性抒发的转运卵白基因，如SWEET家眷和SUC家眷分别在韧皮部薄壁细胞（Phloem parenchyma，PP）和筛管伴生细胞（companion cell，CC）中特异性抒发，负责将糖从叶片运载到花和果荚；STP家眷在非CC细胞中特异性抒发，可能参与糖的回收；UmamiT家眷在虚弱阶段的PP细胞中特异性抒发，负责将氨基酸从叶片输出；AAAP家眷在CC细胞中抒发，负责从细胞破绽接纳氨基酸。这些盘考戒指揭示了植物在叶片虚弱经过中碳和氮营养重分派的复杂机制，为意见植物营营养派提供了遑急的分子基础。
总而言之，盘考团队诳骗单核测序技巧构建了遮掩拟南芥全生命周期的抒发图谱，为植物功能盘考提供了遑急的转录组资源，同期立异性地将植物虚弱盘考擢升到单细胞水平，为领会枢纽虚弱调控汇聚和精确调控植物性状提供了遑急的表面相沿，也为单细胞测序在植物科学领域的盘考提供了新的盘考范式和应用远景。
（图片由南科大提供）草榴论坛