近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所玉米功能基因組創(chuàng)新團隊首次在單細胞水平解析了玉米根系細胞對熱脅迫的特異性響應(yīng)機制，揭示了熱脅迫下植物根系的細胞異質(zhì)性、根系類型的差異和分化軌跡，鑒定了單雙子葉植物響應(yīng)熱脅迫的關(guān)鍵核心基因，相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然通訊（Nature Communications）》上。

 

　　玉米作為全球主要的谷類作物，近年來，全球變暖和極端天氣對玉米產(chǎn)量造成嚴(yán)峻影響。根系對維管植物的生長發(fā)育至關(guān)重要，并幫助植物適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境條件。理解根系中遺傳潛力的調(diào)控機制對玉米耐熱育種新策略至關(guān)重要。

 

　　植物對高溫等脅迫的響應(yīng)需要不同細胞的精確協(xié)調(diào)，而特定細胞類型的差異基因表達有助于揭示玉米根系在應(yīng)對熱脅迫時的異質(zhì)性。該研究通過單細胞轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)繪制了一個超過35000個有效細胞的單細胞時空轉(zhuǎn)錄圖譜，鑒定了9種主要細胞類型，并進行擬時分析后，發(fā)現(xiàn)熱脅迫下玉米根系發(fā)育軌跡和基因表達模式的顯著差異。進一步構(gòu)建了9種細胞類型熱脅迫響應(yīng)下的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，鑒定了單雙子葉響應(yīng)熱脅迫的核心基因，發(fā)現(xiàn)了高溫逆境下玉米的熱損傷率和耐熱性與根皮層大小的高度相關(guān)關(guān)系。該研究為培育耐高溫作物提供了新的策略和靶點。

 

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程等項目的支持。（通訊員 崔艷）

 

　　原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-55485-3