單細胞測序技術(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)等多個生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，并通過多組學(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，隨著Smart-seq2，Drop-seq，以及SPLiT-seq等單細胞測序技術(shù)的推陳出新，BD Rhapsody和10×Genomics商業(yè)化單細胞測序平臺的出現(xiàn)，單細胞測序的通量及應(yīng)用范圍也在不斷加深。

由于植物細胞制備的限制，植物單細胞研究稍晚于動物領(lǐng)域，但自2019年以來，植物領(lǐng)域共有7篇單細胞文章被發(fā)表，這充分說明單細胞測序在植物領(lǐng)域已經(jīng)開始生根發(fā)芽，在不遠的將來單細胞測序技術(shù)在植物領(lǐng)域也將會開枝散葉，結(jié)出更多壯碩美味的果實。

一、文獻分享

本期我們將以國內(nèi)首篇單細胞文章為例，為大家簡單介紹一下植物單細胞轉(zhuǎn)錄組測序的相關(guān)進展。

2019年4月，國際期刊Molecular Plant在線發(fā)表了中國科學(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”。

實驗設(shè)計

物種與材料：85個擬南芥根尖（0.5cm長根尖區(qū)域）

材料處理：Cellulase R-10，Macerozyme R-10

單細胞平臺：10×Genomics

測序平臺：Illumina NovaSeq

分析細胞數(shù)：7695 Cells

結(jié)果展示

植物根系通過對水分、礦質(zhì)元素的吸收和轉(zhuǎn)運，為植物生長發(fā)育提供著營養(yǎng)支撐。植物根系細胞組成的異質(zhì)性，是植物根系實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)。

圖一擬南芥根冠細胞的異質(zhì)性

研究人員利用單細胞測序技術(shù)，成功解析擬南芥根冠細胞的異質(zhì)性，通過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個細胞類型，確定了根冠不同細胞的Marker genes。

圖二 細胞間離子同化和激素響應(yīng)的獨特性

圖三 細胞分裂素對側(cè)根根冠的調(diào)節(jié)

本研究進一步利用UMAP的展示效果（圖二），體現(xiàn)出植物激素和離子同化在細胞類型間的不同。如生長素合成（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生長素響應(yīng)元件，TCSn細胞分裂素響應(yīng)元件）和突變體植物，驗證了生長素和細胞分裂素在根系細胞間分布的差異，證明了細胞分裂素在表皮細胞分化和側(cè)根根冠發(fā)育過程中的重要性（圖三）。

總的來說，本研究利用單細胞測序技術(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。

文獻鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2019.04.004

三、 文章統(tǒng)計

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