aBIOTECH | 须健/田鑫评述：单细胞多组学绘制水稻细胞图谱，连接细胞类型与农艺性状

植物体由不同类型的细胞精密协作完成生长发育与环境应答，而“细胞类型如何定义，如何影响性状”一直是植物生物学的核心问题。传统的单细胞RNA测序（scRNA-seq）或染色质可及性测序（scATAC-seq）难以揭示“染色质状态—基因表达—细胞功能”之间的直接关系。

近期，中国农业科学院联合国内外团队在Nature发表研究论文，首次构建了跨八个器官、逾11万个细胞的水稻单细胞多组学图谱，联合分析RNA与染色质状态，系统刻画56种细胞类型的调控网络与功能状态，为作物分子育种提供了精准的细胞坐标。

在此基础上，山东农业大学田鑫教授与荷兰拉德堡德大学须健教授在aBIOTECH发表了题为“A multi-omics cell atlas unlocks new frontiers in crop biotechnology”的评论文章，全面评述该研究的亮点及意义，指出单细胞多组学技术为“细胞型农业”开辟新路径。

本篇评论强调单细胞多组学的关键价值，其可用于：

• 重构细胞型特异的调控网络（cell-type-specific regulatory networks），识别核心转录因子与调控模块，解析其如何介导特定细胞功能；

• 连接细胞类型与农艺性状的关联（cell-trait association），从细胞层面理解产量、抗逆、营养等关键性状的形成机制；

• 识别“过渡态”细胞状态（transitional states），捕捉器官发育过程中的动态调控过程，揭示发育阶段之间的转录与表观特征变迁。

本篇评论进一步展望了单细胞多组学在未来作物研究中的广阔前景，提出三大重要方向：

一、将单细胞多组学推广到干旱、低氮、病害等胁迫条件下，捕捉环境特异的调控程序，解析植物在逆境中的动态响应；

二、结合空间转录组学、数字转录组、定量蛋白质组、代谢组和表型组学，整合不同层面的定量信息，加速将单细胞数据转化为作物育种策略；

三、推广单细胞多组学到玉米、小麦、大豆等多种作物，建立可比性强、标准化的作物细胞图谱，为跨物种知识迁移与“细胞型农业”提供坚实基础。

文章强调，单细胞多组学正成为理解作物复杂性状、指导精准育种的关键工具，有望推动高产、优质、抗逆作物的定向设计。

山东农业大学生命科学学院田鑫教授和荷兰拉德堡德大学须健教授为评述文章的共同通讯作者。

引用本文：

Tian, X., Xu, J. A multi-omics cell atlas unlocks new frontiers in crop biotechnology.  aBIOTECH (2025). https://doi.org/10.1007/s42994-025-00246-z

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