首個豆科植物根尖單細胞表達圖譜繪制成功

 百脈根單細胞圖譜細胞類型。中國農科院供圖

近日，中國農業科學院生物技術研究所作物生物技術育種創新團隊與國內其他科研單位合作，共同繪制完成首個豆科植物百脈根的根尖單細胞表達圖譜，鑒定出根尖的主要細胞類型，發現了新的細胞類型特異基因，并分析了各個細胞類型的潛在功能，對研究豆科植物根系發育、結瘤固氮以及生物育種具有重要意義。相關研究成果發表在《植物學報》（Journal of Integrative Plant Biology）上。

豆科植物的根系不僅具有吸收運輸養分、支持及貯存有機物質的重要作用，而且還具有根瘤固氮的生態意義。近年來，單細胞技術解析了模式植物擬南芥和作物水稻等根系的單細胞水平的基因表達圖譜，然而，豆科植物根系的細胞類型及其功能尚未解析。

研究首先對百脈根基因組進行了組裝和注釋的提升。在此基礎上，對根尖解離出的22688個原生質體進行了轉錄組測序，得到了高質量的測序結果，并通過新發現的細胞類型特異表達基因鑒定出了根尖的7種主要細胞類型，在國際上首次繪制了豆科植物百脈根的根尖單細胞表達圖譜。

科研人員進一步分析了不同細胞類型的功能，發現9種激素和固氮相關基因在不同細胞類型的表達規律。另外，與擬南芥根尖單細胞轉錄組比較分析，進一步表明了不同植物細胞類型的功能以及保守性和差異性。

該研究得到國家科技基礎資源調查專項、國家自然科學基金、重慶自然科學基金、中國農業科學院科技創新工程項目資助。

相關論文信息： https://doi.org/10.1111/jipb.13435