除了玉米水稻拟南芥，还有哪些植物做了单细胞？ | 单细胞专题

拟南芥、水稻以及玉米都是植物单细胞研究中的常用作物，在我们之前的推文中也分别总结过。

今天则和大家一起分享一下除了这些模式物种之外的植物单细胞文章。

1.番茄茎尖的时空发育轨迹

文章标题：Single-nucleus RNA-seq resolves spatiotemporal developmental trajectories in the tomato shoot apex

发表时间：2020.09

发表期刊：BioRxiv

影响因子：无

研究部位：茎尖

制备原生质体的需要长时间的酶消化，在这一过程中会发生异位激活和随机基因的表达。为了评估原生质体对基因表达的影响，本文检测拟南芥叶片和叶肉原生质体中的基因表达，并观察到频繁的异位激活。例如，WOX2未在叶子中表达（图1a）。追踪了10,000多个原生质体，观察到超过21％的原生质体表达了WOX2（图1b）。该观察结果强烈暗示通过原生质体化存在基因表达的异位随机激活。

本文采用了高通量单核RNA测序（snRNA-Seq）的方法，获得的高分辨率表达图鉴定了主要的茎尖组织和发育阶段的不同细胞类型。图谱描绘了叶肉细胞，脉管系统细胞，表皮细胞和毛状体细胞的发育轨迹，解密番茄茎尖的发育轨迹。

2. 杨树茎干组织的单细胞转录组图谱绘制

文章标题：Transcriptional landscape of highly lignified poplar stems at single-cell resolution

发表时间：2021.02

发表期刊：Genome Biology

影响因子：13.583

研究部位：杨树茎

与草本植物不同，多年生木本植物可通过维管形成层的细胞活动实现树木横向加粗生长，即次生生长，植物的次生生长依赖于维管形成层的活性，维管形成层产生木质部和韧皮部。来自木质部的木材是全球最丰富的生物质形式，在整个人类历史中发挥着关键的社会经济和生存作用，为人类社会提供必需的木材资源。研究树木茎干的细胞组成、基因表达特征和分化过程，对于理解树木的次生生长具有重要意义。

该研究以5月龄银腺杨木质部为材料进行单细胞测序，共获得了9789个细胞，聚类为12个细胞群。通过对每一个细胞群中差异基因的分析，鉴定到了导管细胞、纤维细胞、射线薄壁细胞和木质部前体细胞。拟时分析探究了导管细胞、纤维细胞和射线薄壁细胞的分化轨迹，揭示了导管细胞和纤维细胞之间的不同的细胞分化进程，以及纤维细胞和射线薄壁细胞之间相似的细胞分化进程。此外，还鉴定了木质部细胞分化过程中不同发育阶段所有细胞类型的marker基因和关键调控基因。本研究从单细胞层面上揭示了木材形成的高分辨率表达谱，为木材形成的研究提供了宝贵的信息。

3. 单细胞转录组揭示异源四倍体花生叶片的转录图谱和关键转录因子

文章标题：Single-cell RNA-seq describes the transcriptome landscape and identifies critical transcription factors in the leaf blade of the allotetraploid peanut (Arachis hypogaea L.)

发表时间：2021.06

发表期刊：Plant Biotechnology Journal

影响因子：9.803

研究部位：花生幼苗叶片

该研究以7日龄花生叶片为材料进行单细胞测序，共获得6815个细胞，聚类为8个细胞群，分别为栅栏叶肉细胞、海绵叶肉细胞、表皮细胞、原基细胞、韧皮部细胞、束鞘细胞、薄壁细胞和气孔保卫细胞。利用拟时序分析构建了花生叶片细胞分化轨迹，表明花生叶片分化发育过程存在明显的时间异质性，揭示了叶肉细胞的形成机制：由叶原基首先发育为实质细胞，然后发育为栅栏层叶肉细胞。通过拟时序分析还推断了表皮细胞的形成机制：一是茎尖分生组织驱动原始表皮细胞形成表皮细胞，二是原叶原基细胞直接进化为表皮细胞。该研究表明应用sc RNA-seq可以探究花生叶片的细胞分化，sc RNA-seq将使异源四倍体花生和其他植物的叶片细胞功能研究取得重大进展。

4.单细胞RNA测序揭示烟草花香的生物合成途径

文章标题：Single-cell RNA-sequencing of Nicotiana attenuata corolla cells reveals the biosynthetic pathway of a floral scent

发表时间：2022.04

发表期刊：New Phytologist

影响因子：10.151

研究部位：烟草

本文采用scRNA-Seq技术来揭示花香产生的整个生物合成途径。野生烟草的花冠散发出主要由苄基丙酮 (BA) 组成的香味。在三个不同的时间点分离了来自烟草花冠、枝叶和喉杯的原生质体，一共分离得到3756个单细胞。通过无监督聚类分析以确定哪些细胞簇参与了 BA 的生物合成。通过分析 scRNA-Seq 数据集中的基因共表达和沉默花冠中的候选基因，揭示了 BA 的生物合成途径。由 scRNA-Seq 提供的高分辨率时空基因表达图谱揭示了植物细胞类型特异性代谢的分子特征。

5. 单细胞RNA测序揭示莱茵衣藻的昼夜节律的异质性

文章标题：Single-cell RNA sequencing of batch Chlamydomonas cultures reveals heterogeneity in their diurnal cycle phase

发表时间：2021.05

发表期刊：Plant Cell

影响因子：11.277

研究部位：衣藻

光合单细胞藻类莱茵衣藻易于在实验室中培养，是藻类生物学的模式物种。基因组和系统生物学方法的大量数据已经描述了转录组对环境变化的响应，这些响应是大量细胞的平均行为。本研究利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)来检测衣藻细胞群在三种环境和两种基因型下的异质性，这些基因型因细胞壁的存在而异。首先，该研究从有壁或无壁的单个藻细胞中提取RNA，提供了对天然藻类群落采样的可能性。

其次，scRNA-seq根据生长条件成功地将单个细胞分离成不重叠的细胞簇。尽管铁或氮缺乏的藻细胞具有抑制光合作用及细胞分裂以节约资源的共同趋势，但scRNA测序很容易区分二者。值得注意的是，这些细胞分群不仅涵盖了之前已经用大量RNA-seq观察到的模式，此外还具有固有的异质性。尽管培养的衣藻是在长期光照下生长的，但细胞间变异的一个重要来源是它们的内源性昼夜节律。本研究也发现铁应答的昼夜节律从藻类到陆地植物可能是保守的

参考文献：（滑动查看）

[1] Single-nucleus RNA-seq resolves spatiotemporal developmental trajectories in the tomato shoot apex.2020,https://doi.org/10.1101/2020.09.20.305029.

[2] Transcriptional landscape of highly lignified poplar stems at single-cell resolution. Genome biology, 22(1), 319. https://doi.org/10.1186/s13059-021-02537-2.

[3] Single-cell RNA-seq describes the transcriptome landscape and identifies critical transcription factors in the leaf blade of the allotetraploid peanut (Arachis hypogaea L.) Plant iotechnology journal, 19(11), 2261–2276. https://doi.org/10.1111/pbi.13656.

[4] Single-cell RNA-sequencing of Nicotiana attenuata corolla cells reveals the biosynthetic pathway of a floral scent. The New phytologist, 234(2),527–544. https://doi.org/10.1111/nph.17992.

[5] Single-cell RNA sequencing of batch Chlamydomonas cultures reveals heterogeneity in their diurnal cycle phase. The Plant cell, 33(4), 1042–1057. https://doi.org/10.1093/plcell/koab025

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