豆科植物根系在固氮過程中起著重要作用。然而，豆科植物根中不同類型細胞基因表達及其功能尚不清楚。

近日，華大基因（300676）助力中國農業科學院生物技術研究所、西華師范大學等單位，共同完成豆科植物百脈根根尖單細胞圖譜繪制合作研究，于Journal of Integrative Plant Biology發表“Single-cell RNA-seq of Lotus japonicus provide insights into identification and function of root cell types of legume”的研究論文。（點擊文末“閱讀原文”可查看論文原文）。

該研究首次繪制豆科植物百脈根的根尖單細胞表達圖譜，利用原位雜交鑒定出了根尖的主要細胞類型，分析了各個細胞類型的潛在功能，發現了新的細胞類型特異基因，對研究豆科植物根系發育、生物固氮以及生物育種都具有重要意義。

(相關資料圖)

這項研究也是繼華大基因參與發表水稻根部單細胞圖譜繪制研究后的又一力作（Molecular Plant，2021）。

主要研究成果

01

百脈根根尖單細胞圖譜繪制

該研究利用高通量單細胞分選平臺對百脈根根尖解離出的22,688個原生質體進行了轉錄組測序，得到了高質量的測序結果，并通過細胞類型特異表達基因鑒定出了根尖7種主要細胞類型。

02

功能和進化分析

研究團隊進一步分析了不同細胞類型的功能，發現九種激素和固氮相關基因在不同細胞類型呈現不同表達規律。另外，與擬南芥根尖單細胞圖譜比較分析后，研究團隊進一步發現：不同植物細胞類型的功能以及保守性及差異性。

圖2 百脈根根尖細胞類型功能及進化分析結果圖

中國農業科學院生物技術研究所吳燕民研究員和梁哲研究員為論文通訊作者，生物所孫占敏博士、華大基因姜三杰博士和西華師范大學王丹博士為論文第一作者。該工作得到了國家科技基礎資源調查專項、國家自然科學基金、重慶自然科學基金、中國農業科學院創新工程項目資助。

參考文獻：

[1]Sun, Z.M., Jiang, S.J., Wang, D., L,i L.X., Liu, B.X., Ran, Q.F., Hu, L.Z., Xiong, J.B., Tang, Y.X., Gu, X.F., Wu, Y.M,, Liang, Z. (2022). Single-cell RNA-seq of Lotus japonicus provide insights into identification and function of root cell types of legume. J Integr Plant Biol. doi: 10.1111/jipb.13435

[2]Liu, Q., Liang, Z., Feng, D., Jiang, S.J., Wang, Y.F., Du, Z.Y,, Li, R.X,, Hu, G.H., Zhang, P.X., Ma, Y.F., et al. (2021). Transcriptional landscape of rice roots at the single-cell resolution. Molecular Plant 14: 384-394.

關鍵詞： 豆科植物