研讨提醒水稻根单细胞异质性和分解全景图

Nature Communications在线颁发了中国迷信院分子动物迷信杰出立异中间研讨员王佳伟研讨组实现的研讨论文Single-Cell Transcriptome Atlas and Chromatin Accessibility Landscape Reveal Differentiation Trajectories in the Rice Root。该研讨体系提醒了水稻根单细胞异质性（heterogeneity），刻画了水稻根表皮细胞（epidermal cell）和根本组织（ground tissue）细胞的分解轨迹，明白了在根尖分解进程中基因表白与基因染色质可及性（Chromatin accessibility）的相关性，并说明了票据叶动物水稻和双子叶动物拟南芥在根尖细胞类型上的退化激进性。

水稻是紧张的食粮作物之一。根是水稻紧张的组织器官，担任固定和撑持动物，从泥土中排汇水、矿质元素供应动物成长发育，参加动物与生物或非生物旌旗灯号的互作。有别于双子叶形式动物拟南芥，水稻是须根系动物，有着分歧的成长和发育形式。此外，为了更好的顺应水生情况，水稻还退化出外皮层组织（exodermis）、厚壁组织（sclerenchyma）、通气组织以及多细胞层的皮层组织（cortical cells）等特化构造。渐变体挑选是传统发育生物学和功效得到紧张调控基因的无力伎俩，却往往受限于研讨周期长、黑盒测试、数目性状、任务量年夜等晦气因素。近年来，跟着单细胞RNA测序技术的创造与利用，研讨职员可以在单细胞程度体系相识性命体细胞的异质性，刻画各类类型细胞的分解和发育轨迹，减速发育进程紧张调控因子的挖掘过程。

试验室后期的研讨任务刻画了双子叶形式动物拟南芥的根单细胞图谱（Zhang et al.， Molecular Plant， 2019）。为了进一步探求票据叶动物根的发育形式，提醒单双子叶动物根的演变纪律，科研职员将scRNA-seq和ATAC-seq技术利用到水稻根的研讨。scRNA-seq试验捕捉了27469个高质量单细胞转录组数据。通过聚类阐发，将这些细胞正文为21个分歧的细胞类群（cluster），别离对应水稻根表皮、外皮层、厚壁组织、皮层、内皮层、中柱鞘、分生组织、维管组织等细胞类群。通过原位杂交和构建申报基因，发现并验证了一系列全新的细胞类型标志基因。进一步通过重排过渡态细胞和拟光阴阐发，刻画了表皮分生组织细胞通过火裂和分解造成成毛体细胞（trichoblasts）或非成毛体细胞（atrichoblasts）的发育进程，说明了根本分生组织祖细胞（ground tissue initial）分解造成皮层、厚壁组织和外皮层的分解轨迹。scRNA-seq和ATAC-seq整合阐发显示，一些紧张调控因子的染色质开放状态与其基因表白形式出现时空联系关系性。通过联合反向遗传学试验，发现水稻根分生组织类群特异表白的转录因子OsGATA6参加了水稻根根本组织和维管教组织的发育进程，提示单细胞测序技术可以无效提升作物反向学的胜利效率。

研讨通过与拟南芥根单细胞转录组数据集的整合阐发，发现二者细胞类型在退化上激进性较低。仅在根毛、木质部、韧皮部等细胞类型中存在较高类似性。进一步深化比拟和阐发这些激进细胞类型，挖掘出一些潜在的焦点细胞类型调控基因。这些研讨结果帮忙咱们绘制了水稻根的单细胞图谱，为往后解析水稻根发育的精密进程和分子机制，人工定制根系以及进步养分排汇才能奠基了优越的根底。(100yiyao.com）