10x Genomics单细胞技术在植物应用领域,大显身手!

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10x Genomics单细胞技术作为一个工具,已经广泛应用于人类健康基础研究和临床转化领域,并且取得了很多喜人的成果。同样的,在动植物领域,基于10x Genomics单细胞技术探索生物分子机制的研究也越来越多。并且很多研究成果都发表了高分文章。接下来小编将带领大家赏析几篇已经发表的植物单细胞文章,希望对您的研究有所启发。

 
01

文章题目:Transcriptional landscape of highly lignified poplar stems at single-cell resolution

中文题目:单细胞分辨率下高度木质化的杨树茎的转录图谱

文章期刊:Genome Biology

影响因子:13.583

发表时间:2021年11月

发表单位:四川大学

植物次生生长取决于产生木质部和韧皮部的维管形成层的活动。源自木质部的木材是全球最丰富的生物质形式,在整个人类历史上发挥了关键的社会经济和生计作用。然而,尽管对维管发育进行了深入研究,但对细胞类型的全部多样性和参与的基因网络仍知之甚少。

 

在这里,研究人员应用了优化的原生质体分离方案和 10x Genomics单细胞转录组测序来表征高度木质化的杨树茎的高分辨率单细胞转录图谱。本研究用一系列新的簇特异性标记基因鉴定了 20 个假定的细胞簇,并发现这些细胞基于转录组具有高度异质性。对这些标记基因表达动态的分析能够重建韧皮部和木质部发育中涉及的细胞分化轨迹。研究发现不同的细胞簇表现出不同的植物激素反应模式,更重要的是使用本研究的数据可以预测潜在的基因冗余并确定与树木维管发育相关的候选基因。

 

 
02

文章题目:Single-cell RNA-seq describes the transcriptome landscape and identifies critical transcription factors in the leaf blade of the allotetraploid peanut (Arachis hypogaea L.)

中文题目:利用单细胞转录组技术绘制花生转录组图谱并鉴定异源四倍体花生 (Arachis hypogaea L.) 叶片中的关键转录因子

文章期刊:Plant Biotechnology Journal

影响因子:9.803

发表时间:2021年6月

发表单位:广东省农业科学院茶叶所

 

本研究描述了在花生叶原生质体细胞分离系统的成功发展。根据已报道的标记基因,应用10x Genomics单细胞转录组技术将6,815个单细胞分为8个细胞群。此外,还利用伪时间分析方法描述了不同细胞类型转录因子在叶片生长过程中的发育轨迹和相互作用网络。这一轨迹使人们能够重新研究叶肉和表皮原基驱动的发育过程。这些结果提示栅栏细胞可能分化为海绵细胞,而表皮细胞起源早于原基。随后,该方法结合多种技术,有效地验证了scRNA-seq 方法在同质细胞群中的有效性。几个转录因子的表达水平与表皮个体发育密切相关,符合获得的scRNA-seq值。此外,花生AHL23(AT-HOOK核定位蛋白23)定位于细胞核内,通过调节植物激素途径促进Arabidopsis叶片的生长。总之,本研究表明,应用scRNA-seq可以提供有关细胞分化在花生叶片的新假说。作者相信,这种方法将使异源四倍体花生等植物叶片细胞的功能研究取得重大进展。

 

 
03

文章题目:Single-Cell Transcriptome Atlas and Chromatin Accessibility Landscape Reveal Differentiation Trajectories in the Rice Root

中文题目:单细胞转录组图谱和染色质可及性景观揭示水稻根的分化轨迹

发表期刊:Nature Communications

影响因子:12.121

发表时间:2021年4月6日

发表单位:中科院分子植物卓越中心

 

中科院分子植物卓越中心王佳伟基于实验室前期对双子叶模式植物拟南芥的根单细胞图谱的解析(Zhang et al., Mol Plant, 2019),为了进一步探究单子叶植物根的发育模式,揭示单双子叶植物根的演化规律,张天奇博士将10x Genomics的scRNA-seq 和ATAC-seq技术应用到水稻根的研究中。scRNA-seq实验成功捕获了27469个高质量单细胞转录组数据。无监督聚类分析,将这些细胞分为21个不同的细胞类群。通过重排过渡态细胞和拟时间分析,作者系统描绘了表皮分生组织细胞通过分裂和分化形成成毛体细胞或非成毛体细胞的发育过程,阐明了基本分生组织祖细胞分化形成皮层、厚壁组织和外皮层的分化轨迹。有趣的是,scRNA-seq和ATAC-seq整合分析显示,一些重要调控因子的染色质开放状态与其基因表达模式呈现时空关联性。最后作者将水稻根和拟南芥根单细胞转录组数据进行整合分析,希望揭示出单双子叶植物根的演化规律。结果显示,二者细胞类型在进化上保守性较低,仅在根毛、木质部、韧皮部等细胞类型中存在较高相似性。进一步深入比较和分析这些保守细胞类型,挖掘出一些潜在的核心细胞类型调控基因。    

 

 
04

文章题目:A single-cell analysis of the Arabidopsis vegetative shoot apex

中文题目:拟南芥营养期茎尖的单细胞分析

发表期刊:Developmental Cell

影响因子:10.092

发表时间:2021年3月

发表单位:中科院分子植物卓越中心

 

本研究通过10x Genomics单细胞转录组测序技术,成功获得了36643个高质量拟南芥营养期茎尖(vegetative shoot apex)和叶片组织单细胞转录组数据,构建了模式植物拟南芥茎尖和叶片的单细胞图谱(shoot apex single-cell landscape)。该项研究成果揭示了植物细胞的异质性(heterogeneity),在单细胞水平对茎尖和叶片组织进行了精确的分型。找到了处于干细胞和分化细胞之间的过渡态细胞,并在此基础上描绘了茎尖干细胞分化成为气孔和维管束细胞的分化轨迹(trajectory)。揭示了植物细胞周期进程的连续性,鉴定了一些新的细胞周期基因。此外,还阐明了茎尖和根尖细胞在转录组上的相似性和特异性。相关数据库的建立为拟南芥基因表达模式的检索、植物发育生物学和功能基因组学的研究奠定了良好的基础。

 

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