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

發(fā)表時間：2023-10-08

佛山科學技術學院食品科學與工程學院國際膜生物學與環(huán)境研究中心在豌豆頂芽對缺硼的細胞特異性響應研究取得了重要進展,，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,，提高作物產量及其對環(huán)境壓力的適應性已變得尤為關鍵。該研究深入探討了植物如何應對缺硼脅迫,，為我們提供了提高作物產量的新途徑,。本研究通過對缺硼條件下豌豆頂芽進行單細胞RNA測序，識別了15個基于基因表達模式的細胞簇,，深入的單細胞轉錄水平分析揭示了不同細胞類型對缺硼的獨特反應,，如缺硼導致葉肉細胞（MC）中光合作用相關基因的表達降低，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)細胞中的氣孔發(fā)育基因（如MUTE和TOO MANY MOUTHS的同源基因）表達也有所降低。研究進一步探討了頂芽分生組織（SAM）細胞的發(fā)育軌跡及其與轉錄因子的交互網絡,。從SAM到MC的發(fā)育過程中,，編碼組蛋白和染色質組裝及重塑相關基因的上調起到了關鍵作用，其中涉及FASCIATA1 (FAS1)和SWITCH DEFECTIVE/SUCROSE NON-FERMENTABLE (SWI/SNF)復合物的基因調節(jié),。但是,，缺硼條件下，這些基因的表達被抑制,，這可能解釋了在缺硼脅迫下分生組織發(fā)育受到的影響,。

與傳統的大多數組織RNA-seq分析相比，這項研究具有更高的分辨率,，因為傳統方法往往會忽略細胞類型特異性的反應,。因此，單細胞測序技術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,。該研究是第一篇正式發(fā)表的豆科頂芽單細胞測序文章。

該研究得到了國家自然科學基金等項目的資助,。佛山科學技術學院和西澳大學聯合培養(yǎng)博士研究生陳曦為論文第一作者,，佛山科學技術學院喻敏教授，塔斯馬尼亞大學Steven Smith教授為共同通訊作者,。名古屋大學Mikio Nakazono教授和Hirokazu Takahashi副教授以及佛山科學技術學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Steven Smith教授參與了研究,。

（食品科學與工程學院）