南繁种业所在玉米单细胞转录组测序取得新进展

2022-03-23 生物育种研究室
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玉米是全球重要的粮食和能源作物,而其产量形成的基础便是其特殊的根系统。根尖是水分和养分吸收的重要部位,包含多种类型的细胞,该部位在径向上通常分为中柱和皮层两大部分,中柱又可分为木质部、韧皮部和中柱鞘等,皮层从内到外则可区分为内皮层、(外)皮层和表皮等;在轴向上通常可划分为根冠、分生区、伸长区和成熟区四个部分,成熟区部分表皮分化为根毛。

为阐明不同细胞类型的基因表达特征,近日,南繁种业所生物育种研究室 The Crop Journal 在线发表了题为Single-cell RNA sequencing reveals the landscape of maize root tips and assists in identification of cell type-specific nitrate-response genes 的研究论文,通过测定超过7000个玉米根尖细胞的单细胞转录组,共确定了11种细胞类型/组织和85个细胞类型特异的硝态氮响应基因(包含多个已知的硝态氮代谢基因)。伪时间序列和轨迹分析在单细胞水平上证实根毛细胞由表皮分化而来。结合已发表的三个水稻根尖单细胞转录组,发现根毛、内皮层和韧皮部三种细胞类型的基因表达在两个物种间较为保守,并且分别鉴定到多个保守的直系同源基因。这些研究结果将对基因克隆、功能研究、甚至基因表达精细调控具有指导意义。

李旭辉博士为该文的第一作者,齐永文研究员为通信作者。该研究得到广东省科学院建设国内一流研究机构专项资金项目、国家自然科学基金项目和广东省重点研发专项资助。

图1 玉米根尖单细胞转录组测序和细胞类型鉴定

图2 硝态氮响应基因


X. Li, X. Zhang, S. Gao, F. Cui, W. Chen, L. Fan, Y. Qi, Single-cell RNA sequencing reveals the landscape of maize root tips and assists in identification of cell type-specific nitrate-response genes, The Crop Journal (2022), doi: https://doi.org/10.1016/j.cj.2022.02.004


(生物育种研究室/供稿)

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