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来自国际团队的研究人员通过单细胞多组学技术(scMulti-omics)解析了水稻8个器官116,564个细胞的染色质可及性(chromatin accessibility)与转录组特征,构建了细胞类型特异性基因调控网络,发现花序分生组织"过渡态"新细胞状态,鉴定RSR1、F3H、LTPL120等调控枢纽基因,揭示了细胞类型与农艺性状的关联及进化保守性,为作物改良提供重要资源。
真核生物细胞功能由特定基因表达程序驱动,这些程序高度依赖染色质三维结构1-3。最新研究绘制了全球主要粮食作物——水稻的单细胞多组学图谱,通过同步检测染色质开放状态(ATAC-seq)和RNA表达(scRNA-seq),在8个器官的116,564个细胞中捕获到细胞类型特异的基因调控"开关"。研究不仅发现了花序分生组织中存在神秘的"过渡态"细胞亚群,更通过计算生物学手段锁定RSR1、F3H和LTPL120等关键调控因子(hub genes),这些分子"指挥官"在水稻发育过程中发挥着时空特异性调控作用。有趣的是,数据还显示出特定细胞类型与穗粒数、株高等农艺性状存在显著相关性,同时揭示了植物进化过程中保守与创新的细胞功能模块。这项研究如同为水稻装上了分子显微镜,既提供了首个作物单细胞多组学数据库(database),又为精准设计高产优质水稻品种提供了分子路线图。
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