首个棉花纤维起始发育单细胞时空组学图谱发布

9个月前 来源:科技日报 观看:241

记者1月21日从中国农业科学院棉花研究所获悉,该所马雄风研究员团队成功构建了首个结合单细胞转录组、空间转录组及空间代谢组的棉花纤维起始发育图谱,利用该图谱可识别棉花关键基因的表达模式及其与代谢途径的关系,剖析纤维发育过程中的核心调控机制,为进一步改良棉花纤维品质、提高纤维产量提供了新思路。相关研究成果发表在国际知名期刊《自然·通讯》上。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

棉花是纺织工业的主要原料。棉花纤维是由种子外表皮表面的单细胞发育而来,在种子发育的早期阶段,约有25%的胚珠表皮细胞分化成棉絮纤维,并要经历四个不同的阶段,即起始阶段、伸长和初生壁形成阶段、次生壁增厚阶段、纤维成熟阶段。前两个阶段决定了每个种子产生的纤维数量和长度,将直接影响最终棉花纤维产量;后两个阶段与细胞壁增厚相关,决定了纤维强度和细度,并将直接影响最终的棉花纤维品质。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

然而,决定上述发育阶段的调控机制在很大程度上仍然未知。因此,解析决定细胞发育命运以及调控棉纤维起始、延伸的机制,将为提高棉花纤维产量和品质提供新途径。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

研究团队以陆地棉标准系TM-1为研究材料,绘制了棉花纤维早期发育的单细胞转录组图谱、空间转录组图谱以及空间代谢组图谱,构建了一个多层次的棉花纤维起始发育的动态调控网络,不仅能以高分辨率捕捉纤维细胞发育过程中的基因表达模式,还能揭示与基因表达密切相关的代谢变化,填补了目前在纤维细胞发育研究中的技术空白。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

据介绍,团队通过进一步多组学联合分析,鉴定到一批调控棉花纤维起始发育的关键基因,并选择了其中的一些基因进行功能验证,发现BEE3基因在调控纤维起始发育过程中发挥关键作用,该基因的超表达可以显著促进胚珠表皮细胞发育为纤维细胞。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

目前,团队正在高衣分材料中棉113中,对该基因的功能机制进行遗传解析,发掘优异等位变异,以期为高衣分棉花品种培育开发有价值的分子标记。而棉花纤维起始发育过程中的单细胞组学数据、空间转录组数据等都已进行了共享。211即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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