ag百家乐正规的网站 Cell：植物学商议参预单细胞期间！华大发布迄今最齐备植物单细胞图谱，揭秘叶片病弱与营营养派机制
发布日期：2025-02-17 04:57 点击次数：92剪辑丨王多鱼ag百家乐正规的网站
排版丨水成文
你知谈吗？植物也会病弱的。
但与动物不同，植物病弱的经过频频伴跟提神生：当病弱经过启动时，叶片并非简便地枯萎掉落，而是暗暗地进行着一场资源大出动，将我方积聚的碳、氮等营养物资确认，并转运给花朵、果实，致使根部，用“断送”我方，换来果实的隆盛成长。这不仅是植物病弱的当然经过，更是一场“悉心筹办”的资源调配，将有限的资源合理利用，确保了植物的繁衍和后代的生涯。这场叶片的“临了一役”需要各式细胞复杂的时空协长入枢纽基因的精确调控。
2025 年 4 月 11 日，武汉华大人命科学商议院结合华大人命科学商议院基因组多维解析时间世界重心实际室、南边科技大学等单元，利用华大自主研发的单细胞组学时间DNBelab C4和时空组学时间Stereo-seq，在单细胞水平上奏效解密了拟南芥叶片病弱的经过。
关联商议后果以：An
Arabidopsissingle-nucleus atlas decodes leaf senescence and nutrient allocation 为题，发表在了 外洋顶尖学术期刊Cell上。
植物的人命时钟（图片版权：华大人命科学商议院）
绘图拟南芥单细胞图谱
为了揭示叶片的病弱经过，商议团队基于华大自主研发的单细胞组学时间 DNBelab C4 和时空组学时间 Stereo-seq，获取了掩盖拟南芥各组织全人命周期枢纽阶段的整个 20 个组织样本的 913769 个高质地单细胞核转录组，构建了迄今为止植物取样阶段最全、数据量最大的单细胞图谱（也包括针对每个组织的单细胞图谱），并松懈出 38 种细胞类型。基于这一图谱，商议团队解析了病弱经过中的枢纽细胞类型和基因的动态变化，并通过对多个组织中共有细胞类型的跨器官相比，揭示了器官保守性和特异性的转录因子调控蚁合，为后续叶片的病弱商议奠定了基础。
拟南芥单细胞图谱
创建叶片病弱量化办法
长久以来，如何对植物叶片病弱状态进行精确量化，一直是植物发育生物学的一浩劫题。在这项商议中，商议团队筛选出了 1856 个中枢病弱关联基因和 1875 个年青关联基因，并创新性地提议了“病弱指数”（SAG-index）和“年青指数”（YAG-index）。通过分析不同阶段叶片中这些基因的转录抒发量互异，商议团队得以评估每个细胞的病弱程度，完了了对叶片病弱状态在单细胞鉴别率下的定量评估。
基于病弱指数和年青指数，商议团队构建了叶片发育的共抒发基因调控蚁合，筛选出多少枢纽节点基因，这些基因可能在病弱经过中阐扬进犯作用。这一创新性器用不仅为深远解析植物病弱的分子机制提供了有劲支捏，还为监测和调控植物病弱程度开荒了新门路。
病弱指数和年青指数定量叶片病弱状态
揭秘碳氮营养运输网
在叶片病弱经过中，营养物资的出动触及一个复杂的碳氮“运输系统”。商议团队发现，糖转运卵白 SWEET 和 SUC/STP 家眷中一些枢纽的基因在叶片维管组织的韧皮部薄壁细胞和筛管伴胞等特定细胞中特异性抒发，这些基因将糖从叶片运输到花朵和果荚，或者参与糖的回收。访佛地，氨基酸转运卵白 UmamiT 和 AAAP 家眷基因的抒发也在韧皮部薄壁细胞中展现出了较高的细胞类型特异性，负责将氨基酸从叶片传送到其他部位，或将其回收到叶片中。
商议团队同期发现跨器官的碳氮分派也表现出访佛的细胞类型特异性。在根、茎、花和果荚等器官中，特定的碳和氮转运卵白组合在营养物资的运输、回收和重分派中起着进犯作用。这些商议放手揭示了植物在叶片病弱经过中如何高效转运碳、氮营养，为领会植物营营养派机制提供了进犯的分子基础。
叶片和生殖器官中碳、氮的动态源库分派
要而言之，商议团队利用单细胞和时空组学时间构建了掩盖拟南芥全人命周期的抒发图谱，为植物病弱机制商议提供了进犯的数据资源，同期创新性地将植物病弱商议聚焦到单细胞水平，揭示了碳氮转运在器官病弱经过中的枢纽作用，通过分析不同细胞类型中碳氮转运卵白的时空抒发方法，发达了叶片病弱与碳氮轮回之间的清雅相干。
论文第一作家、武汉华大人命科学商议院郭兴博士表示：该商议不仅增进了咱们对植物营营养派计谋的领会，也为优化作物营养利用效用、推进绿色农业发展提供了进犯表面依据，从单细胞层面系统解析了植物发育与环境得当机制，为植物科学规模带来了新的商议范式和应用出路。
武汉华大人命科学商议院郭兴博士、赵彩耀博士、谈聪博士，南边科技大学王益川博士、严维博士为论文共同第一作家。华大人命科学商议院基因组多维解析时间世界重心实际室徐讯商议员、刘欢商议员，南边科技大学郭红卫西席为论文共同通信作家。该商议得到了基因组多维解析时间世界重心实际室、“生物育种-国度科技紧要专项” 、国度当然科学基金、新基石商议员名目等基金的资助。
群众点评
朱玉贤（中国科学院院士、武汉大学西席、武汉大学高档商议院院长）
咱们对植物病弱和营养再分派的意识于今仍然主要停留在组织或全体层面。借助单核转录组测序时间，华大商议院联袂南科大郭红卫团队提供了一份前所未有的“细胞鉴别率”图谱，对不同细胞类型在叶片病弱经过中的分子特征进行了单细胞水平的量化。这个图谱涵盖多个器官和发育阶段，数据规模空前，填补了植物系数这个词人命周期跨组织单细胞基因抒发图谱的空缺。关于植物生物学规模的商议者而言，百家乐ag跟og有什么区别该图谱具有广阔的资源价值，畴昔不错被反复挖掘，用于解析各式与病弱偏激他发育经过关联的生物知识题。
叶片病弱径直影响植物的产量和营养利用效用。在农作物中，符合减慢叶片病弱一般有助于提高产量，但过度蔓延则可能导致营养无法灵验转运至籽粒，影响最终产量。因此，如何精确调控病弱程度以在产量与品性间取得均衡，一直是育种学的一浩劫题。该商议为顾问上述穷苦提供了新的想路，著作所松懈的很多枢纽基因为咱们提供了潜在的分子靶标。这些基因中有些可能在水稻、小麦等作物中雷同阐扬作用，畴昔若通过分子育种妙技加以调控，有望培育出叶片病弱节奏优化、营养再分派效用更高的作物新品种。该责任还进一步深远揭示了叶片病弱经过中的碳氮营养在源-库再分派经过中的“阶梯图”。这份“阶梯图”关于商议作物的营养高效利用计谋具有进犯的参考价值，可助力在保险产量和品性前提下的化肥减量增效。
此外，这项商议还展现了单核转录组测序时间在解析植物复杂性状方面的广阔后劲。商议中提议的病弱表征指数“SAG-index”和“YAG-index”等新见识器用也不错被鉴戒到作物商议，用于评估不同品系或突变体叶片病弱趋势，从而加快筛选出减慢病弱或提高营养利用效用的梦想材料。畴昔淌若能将访佛的跨组织、全滋长期单细胞图谱应用于主要农作物，咱们将概况以前所未有的精度剖析影响作物产量和抗逆性的基因蚁合，加快培育高产、稳产且抗逆的新式作物品种。
上述商议不仅在基础表面上深化了咱们对植物病弱机制的领会，更为从方法植物向农作物的转化搭建了桥梁，其产生的数据和发现存望在畴昔的作物遗传创新中阐扬进犯作用，值得从事关联人命科学商议的学生、博士后及导师、学者庄重剖析研读，以期尽快获取更多的优质靶位点，为我国的大农业发展作念出新孝顺。
王佳伟（中国科学院分子植物科学超卓创新中心商议员）
长期以来，叶片病弱的分子机理一直是植物发育生物学的进犯基础科知识题之一。叶片从青翠转为枯黄的经过中，蕴含着复杂的时空调控蚁合和资源再分派机制，但受限于时间妙技，咱们曩昔对这依然过的意识主要停留在器官层面。最近，华大商议院与南边科技大学郭红卫团队互助，利用单核转录组测序时间初度在单细胞精度揭示了叶片病弱的动态经过。
著作第一个创新点在于绘图了世界上第一张涵盖多时候和多器官组织的方法植物拟南芥单细胞全图谱，并对主要的细胞类型进行了细心，发现了一批细胞类型特异抒发的基因，这些信息为在单细胞精度开展植物发育生物学商议奠定了清雅的基础。
著作的第二个创新点在于揭示了叶片病弱并非不同类型细胞各行其是的孤苦经过，而是受到全局信号的调控，具有权贵的协同性，并可能存在细胞间的密切沟通。这一发现指示，畴昔在商议叶片病弱机制时，需要将这种细胞间同步性纳入探究框架，探究背后的系统性信号成分（如激素、营养景况等）如何驱动系数细胞协同业动。
著作的第三个创新点在于创新性地提议了“SAG-index”和“YAG-index”病弱指数，将叶片病弱程度从以往的定性态状转为可量化的数值，并在单细胞精度描绘了叶片的病弱轨迹。意旨的是，作家发现即使在肉眼仍为绿色的叶片中，已有部分细胞表透露较高的病弱指数，默示病弱程度可能早已悄然启动。这一发现为揭示叶片病弱的启动诱因提供了新印迹，同期也体现了定量办法在捕捉复杂生物经过细微变化方面的清雅应用出路。
著作的第四个创新点在于构建了叶片病弱的基因调控蚁合，松懈出一批枢纽调控因子。在这些枢纽基因中，既包括已知的病弱关联基因，也发现了全新的调控因子，拓展了植物病弱调控蚁合的疆域。此外，著作还将叶片病弱与全株的营养流动相干起来，绘图出碳、氮元素从病弱叶片输送到根、花、角果等库器官的分派图景，揭示了叶片病弱在系数这个词植物体营营养派中的地位，为构建植物体内营养再利用的表面模子奠定了基础。
总的来说，这项责任不仅绘图了首张拟南芥单细胞全图谱，还将植物叶片病弱商议进步到了单细胞精度。畴昔，跟着更多植物单细胞图谱的构建和多组学数据的交融，有望对植物叶片病弱酿成愈加系统、精确的领会，并为作物育种和莳植顾问提供表面支捏。
Rajeev K. Varshney（默多克大学西席，英国皇家学会院士）
This groundbreaking single-nucleus transcriptomic atlas ofArabidopsis presented here represents a monumental leap in plant biology. By profiling over one million nuclei across 20 tissues, the authors have not only overcome longstanding technical limitations of protoplast-based methods but also uncovered previously elusive cell types, such as suberized endodermis and trichomes, which are critical for understanding plant development and stress responses. The development of the SAG-index and YAG-index is particularly innovative, offering a quantitative framework to dissect senescence at single-cell resolution. This approach elegantly captures the spatiotemporal coordination of aging across cell types, revealing how local stressors and intrinsic programs collectively drive senescence. Furthermore, the systemic mapping of carbon and nitrogen transporters provides a blueprint for nutrient reallocation from source to sink organs, a finding with profound implications for improving crop yield and resilience. This work sets a new standard for integrating single-cell genomics with physiological insights, paving the way for targeted engineering of senescence and nutrient-use efficiency in agriculture.
论文贯穿：
https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(25)00297-1