近日，中国农业科学院生物技术研究所谷晓峰团队和合作者绘制了单子叶模式植物水稻首个根组织单细胞分辨率转录组图谱，为研究植物细胞类型特化、功能和进化提供了新的途径。相关结果发表在国际学术期刊《分子植物（Molecular Plant）》上。
在植物整个生命过程中，根尖在不断地分化发育，形成的根系从土壤中吸收水分和矿质元素，参与植物与生物或非生物信号的互作，并起到固定植株的作用。但是，植物根系的发育及与环境互作的分子机制还知之甚少。研究人员对两个水稻栽培亚种粳稻Nip（Oryza sativa L. japonica. cv. Nipponbare, geng）和籼稻93-11（Oryza sativa L. indica. cv. 93-11, xian）10,968和12,564个根尖细胞进行了单细胞转录组测序和分析，鉴定出8个细胞型。对Nip和93-11每种细胞型差异表达基因进行功能富集分析，发现大多数基因与环境响应有关，不同水稻亚种在受到外部环境刺激时响应机制存在差异。
研究人员随后对水稻单细胞数据进行拟时分析，绘制了根最外层细胞的发育轨迹，来自两个栽培品种的单细胞轨迹显示高度一致的拟时顺序，表明不同亚种之间发育轨迹的保守性。进一步结合已发表的双子叶模式植物拟南芥根尖单细胞转录组数据集进行了对比分析，这是首次在单细胞水平进行植物组织器官进化分析，发现拟南芥和水稻大部分细胞类型转录组之间差异较大，只有根毛细胞相关性较高，进而从单细胞水平上阐释了单/双子叶植物根系类型分化的遗传基础。
生物所谷晓峰研究员和德国海德堡大学Jan U. Lohmann为论文通讯作者，该工作得到了国家重大专项、央级公益性科研院所基本科研业务费、中国农科院科技创新工程项目资助。
原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205220304457
