Hortic Res | 国际竹藤中心高健团队发表首个竹子高通量单细胞图谱

以下文章来源于林间小品 ，作者林间小品

竹子作为可持续、绿色环保的可再生生物质资源，速生和固碳能力远超林木，具有很高的社会、经济和生态价值。根系是竹林生长、发展的基础，对竹林生态系统功能及生产力长期维持具有重要作用。然而，竹子根系与模式植物拟南芥、水稻等根系的解剖学和形态学特征均有不同。关于竹根这一重要的高异质性器官的发育研究鲜有报道。因此，研究竹子根系发育的分子调控机制显得尤为必要。

2023年6月，Horticulture Research上线了（Advance Access）国际竹藤中心高健团队题为Single-cell transcriptome atlas reveals spatiotemporal developmental trajectories in the basal roots of Moso bamboo (Phyllostachys edulis) 的研究论文。本研究对毛竹篼根顶端组织原生质体进行了高通量单细胞转录组测序，绘制了竹子首个根组织单细胞分辨率转录组图谱，重构了根冠、表皮和基本组织的发育轨迹，挖掘了竹子根系发育过程的重要调控因子。

本研究以毛竹篼根为材料，通过单细胞转录组测序技术构建了第一张竹子根组织的单细胞分辨率转录组图谱，成功捕获了14,279个毛竹篼根的单细胞转录组数据。通过聚类分析，将这些细胞注释为13个不同的细胞类群（cluster），利用原位杂交和标记基因分析，鉴定了根冠、表皮、皮层和基本组织四种细胞类型，重构了根冠、表皮和基本组织的发育轨迹。有趣的是，原位杂交和拟时序分析显示，毛竹的根冠和表皮起源于一个共同的初始细胞谱系，有别于单子叶模式植物水稻，揭示了竹子篼根发育的特异性。结合遗传学实验，发现了毛竹根冠类群特异表达的转录因子 PheWOX13a 和PheWOX13b 参与了植物初生根、侧根的生长以及根冠的发育过程，提出了PheWOX13参与根发育的新见解。

竹子根中各种类型细胞的分化和发育轨迹，为解析竹子根发育的精细调控奠定了基础，挖掘出的竹子根系发育过程的重要调控因子为竹子分子育种提供了重要的基因资源。竹子单细胞研究为非模式植物的细胞类型和功能的解析提供了借鉴。

(a) 毛竹篼根细胞类群t-SNE可视化效果图；(b) 代表性marker 基因原位杂交结果；(c) 各细胞型 marker 基因的表达模式；(d) 毛竹篼根解剖示意图。

国际竹藤中心高健研究员为论文通讯作者，程占超副研究员、博士生牟昌红、已毕业博士生李翔宇为论文第一作者，课题组的多位博士和硕士研究生参与了本项目研究。高健课题组一直致力于竹子发育生物学和遗传育种研究，在竹子快速生长、开花和抗逆分子调控机理、竹子优良新种质创制等开展了研究，取得了一系列重要突破性进展和研究成果。本研究得到了国家自然科学基金（32071849）和“十三五”、“十四五”国家重点研发计划项目（2018YFD0600100、2021YFD2200505）资助。

作者团队介绍

高健，博士，二级研究员，博士生导师，国际竹藤中心首席专家。国家林业和草原局首批“新世纪百千万人才工程”省部级人选和“竹子优良新品种选育和创制”创新团队负责人，“全国生态建设突出贡献先进集体”负责人和“巾帼建功先进个人”。长期从事竹子遗传育种的科学研究与应用。解析竹子生长发育的分子机制和抗逆机理，以筛选和创制竹子优良种质、新品种和良种为目标，以优良种质繁育技术为手段，从品种、栽培和智能监测等环节创新，构建主要经济竹种全培育链的技术体系。主持完成“十三五”国家重点研发计划、国家自然科学基金等科研项目20余项，授权国家发明专利12件，实用新型专利3件，授权新品种5个，良种4个，认定与鉴定科技成果13项，制定行业标准4项，发表学术论文150余篇，出版中英文著作6部，获省部级科技奖励5项。任中国林学会林木遗传育种分会、竹子分会和竹藤资源利用分会常务理事，国际SCI刊物编委。

文章链接：

‍https://doi.org/10.1093/hr/uhad122

转自：“园艺研究”微信公众号

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