10x Genomics植物单细胞文章集锦，赶紧收藏！
单细胞测序技术已然是当下的研究热点，之前所有的Total RNA测序的样本，都可以用来做单细胞测序，以更高的分辨率解析动植物的分子机制，助力科研工作者们更加高效，快速的取得好的实验成果，发表高分文章。换句话说，单细胞测序的时代已经到来，您准备好了吗？
单细胞基因组学被Science评为2018年年度突破技术
单细胞多组学技术被Nature Methods评为2020年年度技术
10x Genomics作为单细胞测序领域的专业公司，不断致力于单细胞测序技术的优化和新应用的开发，连年上榜 The Scientist Top10，强力推动单细胞测序时代的快速发展。目前10x Genomics已经助力全球客户发表了2100+篇高分文章，其中大部分是集中在人类健康方面的研究。但是，近两年来，单细胞测序在植物上的应用也崭露头角。接下来小编整理了一些利用10x Genomics平台已经发表的植物单细胞测序文章，希望对研究植物的老师有所启发。
10x Genomics已发表文献统计
—— 01 ——
文章题目：Single-Cell RNA Sequencing Resolves Molecular Relationships Among Individual Plant Cells
发表期刊：Plant Physiology
影响因子：6.902
发表时间：2019年2月4日
发表单位：美国密歇根大学
单细胞RNA测序（scRNA-seq）已广泛应用于动物细胞异质性的研究，但尚未广泛应用于植物的相关研究，本文是植物高通量单细胞测序文章。本研究利用10x Genomics的单细胞测序平台，从拟南芥（Arabidopsis thaliana）根细胞的原生质体中获得7552个单细胞转录组。作者利用86个已知的根组织细胞特异性maker基因在转录组中的表达情况划分为9个单细胞类群，发现无论是主要的根组织类群，还是特定组织中的特异细胞类型都能在这9个类群中被有效检测到。此外，进一步鉴定出不同的亚群和稀有细胞类型，包括假定的静止中心细胞。对根表皮细胞转录组的拟时序分析，定义了根毛和非毛细胞分化发育轨迹。此外，对根表皮突变进行单细胞转录组测序，以单细胞分辨率对rhd6（根毛细胞缺陷）和gl2（非毛细胞缺陷）两种突变体的根组织基因表达进行比较分析，并为突变基因的影响提供了前所未有的视角。总体而言，这项研究证明了scRNA-seq在植物中的可行性和实用性，并以单细胞分辨率提供了拟南芥根的首张基因表达图谱。
—— 02 ——
文章题目：Spatiotemporal Developmental Trajectories in the Arabidopsis Root Revealed Using High-Throughput Single-Cell RNA Sequencing
发表期刊：Developmental Cell
影响因子：10.092
发表时间：2019年3月25日
发表单位：德国蒂宾根大学
高通量单细胞RNA测序（scRNA seq）成为发育研究的基石，为细胞分化动态过程的研究提供了强大的力量。本研究，利用10x Genomics单细胞测序平台，对拟南芥根组织原生质体进行捕获，最终获得4727个单细胞的转录组数据。该转录图谱提供了详细的拟南芥根组织的时空信息，可识别所有主要细胞类型（包括静止中心的稀有细胞）。对单细胞转录组数据的近一步分析，找到了关键的发育调节因子和下游基因，这些基因调控细胞命运转化为独特的细胞形态和功能。通过假时间序列分析（pseudotime analysis）研究生毛细胞的细胞谱系轨迹，发现驱动根毛分化的新关键基因。这项研究证明了将scRNA-seq应用于植物的能力，并为根细胞分化提供了完整的时空视角。
—— 03 ——
文章题目：Dynamics of Gene Expression in Single Root Cells of A. Thaliana
发表期刊：Plant Cell
影响因子：9.618
发表时间：2019年3月29日
发表单位：美国华盛顿大学
本研究以拟南芥（Arabidopsis thaliana）根组织原生质体为研究对象，利用10x Genomics单细胞测序技术，捕获3121个根细胞中的转录组数据。通过单细胞聚类分析和拟时序分析，鉴定了数百种具有细胞类型特异性表达的基因，并找到了沿发育轨迹表达的已知基因和新型基因。最后，通过对整个幼苗施加热胁迫，作者解决了长期存在的在非生物胁迫响应中细胞类型之间可能存在异质性的问题。总而言之，该研究通过分析拟南芥根组织高通量单细胞转录组测序数据，探讨了根组织细胞的时空发育轨迹特征以及热胁迫响应调控网络的细胞异质性。结果表明，单细胞转录组学有望以更高的分辨率研究植物发育和植物生理。
—— 04 ——
文章题目：A single-cell RNA sequencing profiles the developmental landscape of Arabidopsis root
发表期刊：Molecular Plant
影响因子：12.084
发表时间：2019年4月18日
发表单位：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
本研究通过对拟南芥根7965个细胞进行10x Gemomics Chromium单细胞RNA测序，采用t-SNE可视化分析，共发现24个亚群，并用已知发表的103个基因对不同亚群进行了鉴定。不仅与目前已发表结果一致，而且发现了可能的新亚群。再结合UMAP以及Monocle2算法对拟南芥单细胞RNA表达进行拟时序分析，分别对24个亚群参与的发育过程进行分析，同时解析根尖干细胞分化不同根细胞类型的分化过程。揭示不同细胞类型对植物激素，水，离子运输和胁迫等相关生物学过程的响应情况。该研究不仅绘制了拟南芥根部的细胞发育图谱，也为后续拟南芥根部实验的设计思路和方向提供了主要的线索。
—— 05 ——
文章题目：Global Dynamic Molecular Profiles of Stomatal Lineage Cell Development by Single-Cell RNA Sequencing
发表期刊：Molecular Plant
影响因子：12.084
发表时间：2020年6月24日
发表单位：河南大学孙旭武教授课题组
本文的研究对象为拟南芥幼苗子叶中分离的原生质体，通过10x Genomics单细胞测序技术，捕获了12844个单细胞的转录组数据，用于研究气孔谱系细胞的发育调控机制。本研究通过一系列已知标记基因鉴定了11个细胞簇，这些簇主要对应于特定气孔发育阶段的细胞。通过细胞簇间高差异表达基因的比较分析，揭示了细胞间的转录调控网络，该网络调节从间质母细胞到保护母细胞的发育。通过拟时序分析检查标记基因的发育动力学，揭示了它们之间的潜在相互作用。本研究为了解已识别的新标记基因如何参与气孔谱系细胞发育的调控打开了大门。
—— 06 ——
文章题目：Vascular transcription factors guide plant epidermal responses to limiting phosphate conditions
发表期刊：Science
影响因子：41.846
发表时间：2020年9月17日
发表单位：比利时根特大学
在大多数土壤中，必需的常量营养素磷酸盐缺乏会妨碍植物的最佳生长。但是，植物根可以增加其根毛密度，从而有效地从土壤中捕获这种养分。本文以拟南芥根尖原生质体为研究对象，通过10x Genomicsd单细胞测序技术，捕获了5145个细胞的转录组数据，绘制了拟南芥根的高分辨率单细胞基因表达图谱，揭示了细胞分裂素信号通路是如何将植物维管感知的磷酸盐消耗与表皮根毛适应性响应之间进行相互关联的。本文发现维管TMO5 / LHW转录复合体通过改变表皮细胞长度和命运来控制根毛密度，并且这个复合体在根毛响应低磷酸盐环境下发挥着不可或缺的作用。
—— 07 ——
文章题目：Transcriptional Landscape of Rice Roots at the Single-Cell Resolution
发表期刊：Molecular Plant
影响因子：12.084
发表时间：2020年12月20日
发表单位：中国农业科学院生物技术研究所谷晓峰和德国海德堡大学Jan U. Lohmann课题组合作
研究人员对两个水稻栽培亚种粳稻Nip和籼稻93-11的10968和12564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。拟时序分析，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。此外，本研究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，说明了研究单子叶植物单细胞转录组的重要性。
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文章题目：Single-cell RNA sequencing of developing maize ears facilitates functional analysis and trait candidate gene discovery
发表期刊：Developmental Cell
影响因子：10.092
发表时间：2021年1月4日
发表单位：美国冷泉港实验室
研究者们利用玉米这一粮食农作物作为研究对象，聚焦花序器官早期发育这一决定性阶段，基于10x Genomics单细胞测序技术，捕获了玉米穗的12525个单细胞的转录组数据， 构建了单细胞水平基因共表达网络并准确预测了基因冗余，进而整合特异性细胞群体染色质开放数据，鉴定出关键转录因子调控位点，最终结合全基因组关联分析挖掘产量性状相关基因。该研究成果将单细胞测序在农作物研究上的应用推向了新的高度。
· 后记 ·
植物单细胞测序的发展，相较于人类的研究，还处于滞后阶段。其中，原生质体的提取是一大难点。如果我们不能实现原生质体的提取，那么也可以通过抽核的方式来研究单细胞核转录组的变化。虽然植物的细胞核的制备也需要时间优化，但是比起原生质体的提取，可能要更好实现一些。目前已有植物抽核的单细胞文章发表，后续小编也会为大家陆续解读。此外，无论是原生质体，还是细胞核，得到更纯的悬液都是我们必须要做的。那么小编为大家推荐一款WOLF柔性流式细胞分选仪，分选单细胞核，轻柔又高效，在确保不伤害细胞，保证核的完整性的条件下，助力您得到更好的实验数据。
