近日，北京大學現代農業(yè)研究院的李博生研究員團隊與鄧興旺院士團隊在國際學術期刊PNAS上發(fā)表了題為“Spatial transcriptomics reveals light-induced chlorenchyma cells involved in promoting shoot regeneration in tomato callus”的研究論文，建立了植物愈傷組織芽再生的空間轉錄組圖譜。該研究利用了百創(chuàng)智造 BMKMANU S1000，華大BGI Stereo-seq，美國10x Visium三種空間轉錄組技術以及10X Chromium單細胞核轉錄組技術，揭示了番茄愈傷組織內部細胞的異質性，并在單細胞水平上詳細解析了激素信號和重要調控因子在各種細胞和組織中的表達情況。研究結果不僅發(fā)現了表皮和芽原基細胞的亞型和功能，還揭示了綠色組織（chlorenchyma）細胞在芽原基細胞位置和分化發(fā)展中的重要作用，以及光照如何通過促進綠色組織細胞的發(fā)育和激活雷帕霉素靶蛋白TOR來推動芽再生過程。

植物在遭受損傷后能夠重新編程體細胞，實現新組織或器官的再生。愈傷組織是由植物體細胞誘導產生的一類擁有再生潛能的細胞，廣泛應用于現代農業(yè)領域，包括植物營養(yǎng)繁殖和基因編輯等分子育種技術。其中，愈傷組織細胞經過芽再生過程最終發(fā)展成為可育芽，這一過程對于植物再生至關重要。

番茄是一種全球重要的經濟作物，但在其愈傷組織中芽再生的分子機制仍有很多未知。為了深入研究番茄愈傷組織中芽再生的細胞發(fā)育和分子機制，研究團隊通過協(xié)作開發(fā)和掌握多種空間轉錄組實驗和分析技術，建立了番茄愈傷組織芽再生的空間轉錄組圖譜。研究結果揭示了愈傷組織中存在高度異質的細胞群，將番茄愈傷組織分為了表皮、維管組織、芽原基、成熟芽和內部愈傷組織五種細胞類型。在表皮細胞中，研究發(fā)現了兩種主要的細胞亞型，它們分布在靠近空氣和培養(yǎng)基的不同位置，并具有不同的功能。

圖1 利用多平臺建立番茄愈傷組織芽再生的空間轉錄組圖譜

空間轉錄組技術優(yōu)勢在于揭示不同細胞位置關系。研究團隊發(fā)現番茄愈傷組織的芽原基被表達光合基因的細胞包圍，相鄰細胞含葉綠體，稱為綠色組織（chlorenchyma）細胞。黑暗后見光處理影響芽原基分化，光誘導綠色組織細胞對芽再生十分關鍵。光形態(tài)建成相關基因在芽原基和綠色細胞中卻無特定表達模式。光合抑制劑DCMU減慢芽再生速率，證明綠色細胞光合必要性。蔗糖可通過TOR信號調控芽原基發(fā)育，相關基因在芽原基位置高表達，綠色組織細胞蔗糖可傳輸至芽原基并激活TOR，促進芽的分化發(fā)育。

圖2?光誘導芽原基周圍的葉綠體細胞促進芽再生

綜上所述，該研究用多種技術構建了番茄愈傷組織芽再生階段的空間轉錄組圖譜。揭示了細胞多樣性，鑒定了芽原基形成關鍵因子。結果強調了光合和TOR信號在芽再生中的關鍵作用。這些發(fā)現提升了我們對番茄愈傷組織芽再生的理解，并證明了空間轉錄組學在植物生物學研究中的巨大潛力。

原文鏈接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310163120

BMKMANU S1000

百創(chuàng)智造自主研發(fā)的BMKMANU S1000空間轉錄組芯片是基于微孔微珠的亞細胞級空間轉錄組產品，最高分辨率4.8μm ,并開創(chuàng)性的將組織原片H&E染色，原片熒光染色及原片高通量測序相結合進行精準的細胞分割，實現精準的單細胞級空間轉錄組測序，極大地推動了基礎科研發(fā)展，目前在發(fā)育疾病、生理學疾病、胚胎發(fā)育、干細胞分化、繪制3D圖譜、生殖健康、腫瘤等領域廣泛應用。

百創(chuàng)S1000空間轉錄組技術原理圖

百創(chuàng)智造S系列空間轉錄組細胞分割實現原理 – 三圖合一

百創(chuàng)智造基于S系列空間芯片的底層設計，開發(fā)出了自己的核心技術，可以得到完全沒有錯誤的原片熒光圖像以及H&E圖像且與芯片完全對齊?；跓晒膺M行細胞核的定位刻畫細胞核的邊界；基于HE的校準輔助刻畫細胞的邊界，通過邊界信息映射到芯片上，提取相應位置的測序數據，實現精準的單細胞分割。

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