記者3月24日獲悉，中國科學院遺傳與發育生物學研究所攜手華大生命科學研究院和中國科學院基因組研究所等單位，成功繪制出首個國產大豆的全生命周期器官發育“時空圖譜”。該研究呈現了大豆基因表達的時空動態信息，為理解大豆發育提供了新視角。相關研究成果日前發表在《分子植物》上。
據悉，研究團隊以國產大豆品種“中黃13”為研究對象，基于314份全器官樣本的常規轉錄組大數據，精準鎖定器官發育階段和關鍵器官的特征基因。繼而研究團隊運用單細胞核轉錄組捕獲5大功能器官，即根、根瘤、莖尖、葉、莖的細胞級表達圖譜，最終通過時空組學技術呈現基因表達的三維空間位置信息，并通過多維技術融合，首次實現大豆器官的3D基因表達可視化。
通過不同類型轉錄組數據的整合，該研究鑒定出大豆各器官特異性表達的基因，并以根瘤特異基因為例，證實GmPMTs基因通過基因串聯重復擴張，調控根瘤發育。此外，研究還構建了器官發育全景圖譜，以葉片發育為例，首次發現展開期葉片的轉錄特異性，并對其中關鍵的長鏈脂肪酸共表達模塊進行了挖掘，為大豆葉片改良提供新線索。
同時，該研究還構建出根尖空間3D轉錄圖譜，揭示大豆根尖細胞分化的動態路徑，為豆科根尖發育提供了發育藍圖。通過根瘤空間3D單細胞圖譜解析根瘤器官的細胞異質性，研究揭示根瘤共生基因的空間定位，為“根系—微生物”互作研究建立了細胞級時空坐標系，并發現維管束特異性GmHBs基因在根瘤早期發育中的決定性作用，為提升大豆共生固氮效率提供新靶點。
華大生命科學研究院助理研究員陳釧表示：“本次研究為解析大豆器官形成機制、挖掘關鍵發育調控基因提供了相應技術支撐。相信這些成果將推動我國向大豆智慧育種新階段邁進。”
記者3月24日獲悉，中國科學院遺傳與發育生物學研究所攜手華大生命科學研究院和中國科學院基因組研究所等單位，成功繪制出首個國產大豆的全生命周期器官發育“時空圖譜”。該研究呈現了大豆基因表達的時空動態信息，為理解大豆發育提供了新視角。相關研究成果日前發表在《分子植物》上。
據悉，研究團隊以國產大豆品種“中黃13”為研究對象，基于314份全器官樣本的常規轉錄組大數據，精準鎖定器官發育階段和關鍵器官的特征基因。繼而研究團隊運用單細胞核轉錄組捕獲5大功能器官，即根、根瘤、莖尖、葉、莖的細胞級表達圖譜，最終通過時空組學技術呈現基因表達的三維空間位置信息，并通過多維技術融合，首次實現大豆器官的3D基因表達可視化。
通過不同類型轉錄組數據的整合，該研究鑒定出大豆各器官特異性表達的基因，并以根瘤特異基因為例，證實GmPMTs基因通過基因串聯重復擴張，調控根瘤發育。此外，研究還構建了器官發育全景圖譜，以葉片發育為例，首次發現展開期葉片的轉錄特異性，并對其中關鍵的長鏈脂肪酸共表達模塊進行了挖掘，為大豆葉片改良提供新線索。
同時，該研究還構建出根尖空間3D轉錄圖譜，揭示大豆根尖細胞分化的動態路徑，為豆科根尖發育提供了發育藍圖。通過根瘤空間3D單細胞圖譜解析根瘤器官的細胞異質性，研究揭示根瘤共生基因的空間定位，為“根系—微生物”互作研究建立了細胞級時空坐標系，并發現維管束特異性GmHBs基因在根瘤早期發育中的決定性作用，為提升大豆共生固氮效率提供新靶點。
華大生命科學研究院助理研究員陳釧表示：“本次研究為解析大豆器官形成機制、挖掘關鍵發育調控基因提供了相應技術支撐。相信這些成果將推動我國向大豆智慧育種新階段邁進。”
本文鏈接：http://m.020gz.com.cn/news-2-1451-0.html首個國產大豆全生命周期器官發育“時空圖譜”繪制
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