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Molecular Plant:水稻根尖单细胞转录组

已有 2737 次阅读 2020-12-21 08:43 |个人分类:每日摘要|系统分类:论文交流

Transcriptional Landscape of Rice Roots at the Single Cell Resolution

第一作者Qing Liu

第一单位中国农科院生物技术研究所

通讯作者Xiaofeng Gu


 Abstract 


背景回顾There are two main types of root systems in flowering plants, namely taproot systems of dicots and fibrous root systems found in monocots.


提出问题:Despite this fundamental split, our current knowledge of cellular and molecular mechanism driving root development is mainly based on studies of the dicot model Arabidopsis. However, the world major crops are monocots and little is known about the transcriptional programs underlying cell type specification in this clade.


主要研究:Here, we report the transcriptomes of more than 20,000 single cells derived from root tips of two agronomically important rice cultivars.


结果1-细胞类型与标记鉴定:Using combined computational and experimental analyses we were able to robustly identify most of the major cell types and define novel cell type specific marker genes for both cultivars.


结果2-水稻栽培种间的保守性Importantly, we found divergent cell types to be associated with specific regulatory programs including phytohormone biosynthesis, signaling and response, which were well conserved between the two rice cultivars.


结果3-水稻与拟南芥间的差异性:In addition, we detected substantial differences between the cell-type transcript profiles of Arabidopsis and rice. These species-specific features emphasize the importance of analyzing tissues across diverse model species including rice.


结论:Taken together, our study provides insight into the transcriptomic landscape of major cell types of the rice root tip at single-cell resolution and opens new avenues to study cell type specification, function and evolution in plants.


 摘  要 


有花植物有两种主要的根系统类型,即双子叶植物中的主根系和单子叶植物中的须根系。尽管这两种根系都具有非常重要的作用,但是目前对于根发育的细胞和分子机制的理解多基于双子叶模式植物拟南芥的研究。但是,世界上主要的作物物种都是单子叶植物,而有关这一类植物根系统中的细胞类型特化背后的转录调控机制还所知甚少。本文中,作者基于两个在农业上比较重要的水稻栽培种,报道了其根尖超过20000个单细胞的转录图谱。结合计算机与试验分析,作者大概能鉴定出主要的细胞类型,并且挖掘了新的细胞类型特异性标记基因。重要的是,作者发现分化的细胞类型与特定的调控进程有关,包括植物激素的合成、信号转导以及响应,这些在两个水稻栽培种中比较保守。另外,作者鉴定到了拟南芥和水稻之间细胞类型转录本图谱的差异性。这些物种特异性的特征正好说明了对于不同模式物种进行深入研究的必要性。综上,本文的研究在单细胞水平上鉴定了水稻根尖主要细胞类型的转录图谱,并且为研究植物的细胞类型特化、功能以及演化提供了新的途径。


 通讯作者 

**谷晓峰**


个人简介:

1997年,华中农业大学,学士;

2002年,华中农业大学,博士;

2007-2014年,新加坡国立大学,博后。


研究方向:作物产量性状的表观遗传与设计改良,主要通过表观遗传学、合成生物学、生物学大数据等多学科交叉,开展新核酸修饰调控水稻高产稳产的机制解析和智能设计改良。


doi: https://doi.org/10.1016/j.molp.2020.12.014


Journal: Molecular Plant

Published date: Dec 19, 2020



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