單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于腫瘤學(xué)，發(fā)育學(xué)，和神經(jīng)科學(xué)等多個(gè)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并通過(guò)多組學(xué)的聯(lián)合分析，在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。于此同時(shí)，隨著Smart-seq2，Drop-seq，以及SPLiT-seq等單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的推陳出新，BD Rhapsody和10×Genomics商業(yè)化單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)的出現(xiàn)，單細(xì)胞測(cè)序的通量及應(yīng)用范圍也在不斷加深。

由于植物細(xì)胞制備的限制，植物單細(xì)胞研究稍晚于動(dòng)物領(lǐng)域，但自2019年以來(lái)，植物領(lǐng)域共有7篇單細(xì)胞文章被發(fā)表，這充分說(shuō)明單細(xì)胞測(cè)序在植物領(lǐng)域已經(jīng)開(kāi)始生根發(fā)芽，在不遠(yuǎn)的將來(lái)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)在植物領(lǐng)域也將會(huì)開(kāi)枝散葉，結(jié)出更多壯碩美味的果實(shí)。

一、文獻(xiàn)分享

本期我們將以國(guó)內(nèi)首篇單細(xì)胞文章為例，為大家簡(jiǎn)單介紹一下植物單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的相關(guān)進(jìn)展。

2019年4月，國(guó)際期刊Molecular Plant在線發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心/植物生理生態(tài)研究所王佳偉課題組的研究結(jié)果“A Single-Cell RNA Sequencing Profiles the Developmental landscape of Arabidopsis Root”。

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

物種與材料：85個(gè)擬南芥根尖（0.5cm長(zhǎng)根尖區(qū)域）

材料處理：Cellulase R-10，Macerozyme R-10

單細(xì)胞平臺(tái)：10×Genomics

測(cè)序平臺(tái)：Illumina NovaSeq

分析細(xì)胞數(shù)：7695 Cells

結(jié)果展示

植物根系通過(guò)對(duì)水分、礦質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)，為植物生長(zhǎng)發(fā)育提供著營(yíng)養(yǎng)支撐。植物根系細(xì)胞組成的異質(zhì)性，是植物根系實(shí)現(xiàn)功能的基礎(chǔ)。

圖一擬南芥根冠細(xì)胞的異質(zhì)性

研究人員利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，成功解析擬南芥根冠細(xì)胞的異質(zhì)性，通過(guò)tSNE和UMAP等算法（圖一）構(gòu)建擬南芥根系發(fā)育圖譜，鑒定了24個(gè)細(xì)胞類型，確定了根冠不同細(xì)胞的Marker genes。

圖二 細(xì)胞間離子同化和激素響應(yīng)的獨(dú)特性

圖三 細(xì)胞分裂素對(duì)側(cè)根根冠的調(diào)節(jié)

本研究進(jìn)一步利用UMAP的展示效果（圖二），體現(xiàn)出植物激素和離子同化在細(xì)胞類型間的不同。如生長(zhǎng)素合成（IAA biosynthesis）和油菜素甾醇合成（BR biosynthesis）主要集中在韌皮部和中柱鞘（cluster1 和 cluster7），并利用熒光標(biāo)記（DR5生長(zhǎng)素響應(yīng)元件，TCSn細(xì)胞分裂素響應(yīng)元件）和突變體植物，驗(yàn)證了生長(zhǎng)素和細(xì)胞分裂素在根系細(xì)胞間分布的差異，證明了細(xì)胞分裂素在表皮細(xì)胞分化和側(cè)根根冠發(fā)育過(guò)程中的重要性（圖三）。

總的來(lái)說(shuō)，本研究利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)重構(gòu)擬南芥根系轉(zhuǎn)錄圖譜，為植物發(fā)育學(xué)研究提供了新的思路和方法。

文獻(xiàn)鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.04.004

三、 文章統(tǒng)計(jì)

小編將2019年植物領(lǐng)域發(fā)表的7篇單細(xì)胞文章進(jìn)行了匯總整理，后臺(tái)留言“植物單細(xì)胞文章”獲取原文~