国家烟草基因研究中心成功绘制模式植物烟草幼苗期单细胞转录图谱

旦旦 • 2024年06月04日 18:35 • 香烟资讯

植物由各种类型细胞组成，作为一个整体发挥作用。不同植物细胞携带着几乎相同的遗传信息，其功能上的分化是由转录活动的程序化调节产生的，了解单细胞转录组的异质性将为植物生理和发育研究提供重要支撑。烟草作为一种重要的模式植物，在植物科学研究中发挥了重要作用。近日，国家烟草基因研究中心成功绘制了烟草幼苗期单细胞转录图谱，相关研究论文“Single-nucleus RNA sequencing of Nicotiana tabacum seedlings reveals heterogeneity among cell types”在国际权威期刊《Industrial Crops & Products》（中科院1区，影响因子5.9）在线发表。

针对植物单细胞转录组分析细胞标记基因缺乏的问题，项目团队前期开发了植物细胞标记基因数据库PCMDB（Nucleic Acids Research，2022）。在此基础上，该研究针对萌发后21天的烟草幼苗开展了单细胞核转录组测序，绘制了基因表达图谱。研究获得了13028个烟草细胞的基因表达数据，降维聚类后获得29个细胞簇。利用PCMDB收集的植物细胞标记基因，鉴定出18个主要细胞类型，并针对部分细胞类型通过原位杂交进行了验证。

国家烟草基因研究中心成功绘制模式植物烟草幼苗期单细胞转录图谱

烟草幼苗期单细胞转录图谱

国家烟草基因研究中心成功绘制模式植物烟草幼苗期单细胞转录图谱

烟草幼苗期主要细胞类型分化轨迹和细胞通讯

研究表明，烟草幼苗期不同细胞的基因表达存在高度异质性，各细胞类型呈现动态发育，由一群未分化的分生组织细胞逐渐分化形成。通过对主要细胞类型进行拟时序分析，得到起始于静止中心（Quiescent Center，QC）细胞的连续拟时序轨迹。细胞通讯分析表明，烟草幼苗地下部大多数细胞类型和QC细胞通讯最为紧密。开展了与水稻幼苗单细胞图谱的比较分析，鉴定到大量物种细胞类型特异的基因表达模式。

该项研究是在北京生命科技研究院科技项目的资助和推动下完成的。国家烟草基因研究中心金静静博士为论文第一作者，曹培健博士为论文通讯作者。

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