豆科植物的根系不僅具有吸收運(yùn)輸養(yǎng)分、支持及貯存有機(jī)物質(zhì)的重要作用，而且還具有根瘤固氮的生態(tài)意義。近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所作物生物技術(shù)育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)其他科研單位合作，共同繪制完成首個(gè)豆科植物百脈根的根尖單細(xì)胞表達(dá)圖譜，鑒定出根尖的主要細(xì)胞類型，發(fā)現(xiàn)了新的細(xì)胞類型特異基因，并分析了各個(gè)細(xì)胞類型的潛在功能，對(duì)研究豆科植物根系發(fā)育、結(jié)瘤固氮以及生物育種具有重要意義。相關(guān)研究成果發(fā)表在《植物學(xué)報(bào)（Journal of Integrative Plant Biology）》上。

 

 

 

　　近年來(lái)，單細(xì)胞技術(shù)解析了模式植物擬南芥和作物水稻等根系的單細(xì)胞水平的基因表達(dá)圖譜，然而，豆科植物根系的細(xì)胞類型及其功能尚未解析。

 

　　研究首先對(duì)百脈根基因組進(jìn)行了組裝和注釋的提升。在此基礎(chǔ)上，對(duì)根尖解離出的22,688個(gè)原生質(zhì)體進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，得到了高質(zhì)量的測(cè)序結(jié)果，并通過(guò)新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞類型特異表達(dá)基因鑒定出了根尖的7種主要細(xì)胞類型，在國(guó)際上首次繪制了豆科植物百脈根的根尖單細(xì)胞表達(dá)圖譜。

 

　　科研人員進(jìn)一步分析了不同細(xì)胞類型的功能，發(fā)現(xiàn)9種激素和固氮相關(guān)基因在不同細(xì)胞類型的表達(dá)規(guī)律。另外，與擬南芥根尖單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組比較分析，進(jìn)一步表明了不同植物細(xì)胞類型的功能以及保守性和差異性。

 

　　該研究得到國(guó)家科技基礎(chǔ)資源調(diào)查專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金、重慶自然科學(xué)基金、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目資助。