國際膜生物學(xué)與環(huán)境研究中心在Plant Journal上發(fā)文揭示豌豆頂芽對缺硼的細(xì)胞特異性響應(yīng)

發(fā)表時間：2023-10-08

佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院食品科學(xué)與工程學(xué)院國際膜生物學(xué)與環(huán)境研究中心在豌豆頂芽對缺硼的細(xì)胞特異性響應(yīng)研究取得了重要進(jìn)展，研究成果已于10月5日在一區(qū)Top期刊Plant Journal上發(fā)表，題為“Single-cell transcriptomic analysis of pea shoot development and cell-type-specific responses to boron deficiency”。

隨著全球食品需求的持續(xù)增長，提高作物產(chǎn)量及其對環(huán)境壓力的適應(yīng)性已變得尤為關(guān)鍵。該研究深入探討了植物如何應(yīng)對缺硼脅迫，為我們提供了提高作物產(chǎn)量的新途徑。本研究通過對缺硼條件下豌豆頂芽進(jìn)行單細(xì)胞RNA測序，識別了15個基于基因表達(dá)模式的細(xì)胞簇，深入的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平分析揭示了不同細(xì)胞類型對缺硼的獨(dú)特反應(yīng)，如缺硼導(dǎo)致葉肉細(xì)胞（MC）中光合作用相關(guān)基因的表達(dá)降低，這與光合效率的下降相符。另外，與缺硼引起的氣孔密度減少相一致，保衛(wèi)細(xì)胞中的氣孔發(fā)育基因（如MUTE和TOO MANY MOUTHS的同源基因）表達(dá)也有所降低。研究進(jìn)一步探討了頂芽分生組織（SAM）細(xì)胞的發(fā)育軌跡及其與轉(zhuǎn)錄因子的交互網(wǎng)絡(luò)。從SAM到MC的發(fā)育過程中，編碼組蛋白和染色質(zhì)組裝及重塑相關(guān)基因的上調(diào)起到了關(guān)鍵作用，其中涉及FASCIATA1 (FAS1)和SWITCH DEFECTIVE/SUCROSE NON-FERMENTABLE (SWI/SNF)復(fù)合物的基因調(diào)節(jié)。但是，缺硼條件下，這些基因的表達(dá)被抑制，這可能解釋了在缺硼脅迫下分生組織發(fā)育受到的影響。

與傳統(tǒng)的大多數(shù)組織RNA-seq分析相比，這項研究具有更高的分辨率，因?yàn)閭鹘y(tǒng)方法往往會忽略細(xì)胞類型特異性的反應(yīng)。因此，單細(xì)胞測序技術(shù)為我們提供了更精確的工具，以深入了解植物對缺硼脅迫的生理反應(yīng)。該研究是第一篇正式發(fā)表的豆科頂芽單細(xì)胞測序文章。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院和西澳大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生陳曦為論文第一作者，佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院喻敏教授，塔斯馬尼亞大學(xué)Steven Smith教授為共同通訊作者。名古屋大學(xué)Mikio Nakazono教授和Hirokazu Takahashi副教授以及佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院碩士研究生茹嫣琦參與了該項目研究。

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此外，今年2月5日，國際膜生物學(xué)與環(huán)境研究中心在一區(qū)Top期刊Journal of Experimental Botany上還發(fā)表了題為“Phytohormones in plant responses to boron deficiency and toxicity”的綜述文章，陳曦為論文第一作者，喻敏教授為通訊作者，塔斯馬尼亞大學(xué)Steven Smith教授參與了研究。

（食品科學(xué)與工程學(xué)院）