国内第一篇植物单细胞RNA测序！植生所王佳伟研究组解析拟南芥根发育全景图！

2019年4月18日，国际学术期刊Molecular Plant （影响因子10.812）杂志在线发表了中国科学院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所王佳伟研究组题为"A single-cell RNA sequencing profiles the developmental landscape of Arabidopsis root "的研究论文，在单细胞水平揭示了拟南芥根尖细胞的异质性，描绘了拟南芥发育全景图（developmental landscape）并重构了根尖分生组织细胞的发育轨迹。

值得一提的是，目前全球各地发表的植物单细胞测序的文章达到5篇了。iPlants报道了其中的三篇，包括一篇Plant Cell（点击查看）、Plant Physiology（点击查看）、Developmental Cell （点击查看）、一篇Science（未报道）和这一篇，包括4篇是根发育和1篇是雄性配子发育。该五篇文章几乎都是同时发表，表明该领域的竞争激烈，同时也说明了单细胞测序技术在植物研究应用中已经成熟，期待未来更多的植物组织细胞的测序，为解决植物如何从胚发育成全株提供更多的信息！

根是植物重要的组织器官，负责固定/支撑植物，从土壤中吸收水、矿质元素供给植物生长发育，参与植物与生物或非生物信号的互作。数量众多的细胞如何组装成一个完整的具有不同组织分化的根器官、发挥相关生物学功能是有趣和重要的科学问题。王佳伟研究组建立了植物单细胞RNA测序与分析系统，并将这一技术应用在拟南芥根的研究中。通过前期大量预实验，成功捕获了7,695个根单细胞转录组数据。在无监督分析条件下，这些根细胞被归为24个细胞类群。细胞类群注释分析鉴定了一些潜在的新细胞类型，并找到了一批细胞类型标记基因。尤为重要的是，通过t-SNE和UMAP算法展示聚类，重构了根发育的基本轨迹，实现了根分生组织细胞分裂和分化在单细胞水平上的准确投影。进一步利用伪时间（pseudo-time）分析，捕获了根尖分生组织细胞的分化轨迹和过渡态细胞，解析了根分生组织细胞如何通过协调细胞分裂和分化进程逐步形成根尖不同细胞类型的分子机理。此外，通过分析细胞类群对离子吸收和激素响应情况，揭示了不同根细胞类群的响应热图。该研究加深了我们对拟南芥根细胞组成和发育轨迹的认识，将根发育生物学从原先的组织器官水平提升到了单细胞水平。

中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所博士后张天奇和博士生徐洲更为本论文共同第一作者，中科院分子植物科学卓越创新中心/植物生理生态研究所王佳伟研究员为通讯作者。该研究得到科技部、国家自然科学基金、中国科学院先导B项目、中国科协青年人才托举工程、中国博士后创新人才支持计划、Sanofi-SIBS青年人才奖学金的资助。

原文链接‍

转自微流控