Hortic Res | 空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)助力楊樹根再生研究

2024年10月，Horticulture Research在線發(fā)表了北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院李博生研究員團(tuán)隊(duì)題為“Spatial transcriptome analysis reveals de novo regeneration of poplar roots”的研究論文。該研究建立了楊樹根再生的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，揭示了楊樹根再生的位置空間組學(xué)信息，為未來改進(jìn)植物扦插繁殖技術(shù)提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

文章標(biāo)題：Spatial transcriptome analysis reveals de novo regeneration of poplar roots

發(fā)表期刊：Horticulture Research

合作單位：北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院

研究物種：楊樹

?技術(shù)策略：空間轉(zhuǎn)錄組（BMKMANU?S1000平臺(tái)）

楊樹，作為一種廣泛栽培的經(jīng)濟(jì)樹種，以其高效、快速的扦插繁殖方法廣受認(rèn)可。然而，要實(shí)現(xiàn)高效的扦插繁殖，根系的再生能力至關(guān)重要。沒有強(qiáng)大的根再生能力，扦插的枝條將難以成活，進(jìn)而影響到整個(gè)種植計(jì)劃的成功。盡管如此，目前關(guān)于根再生的研究主要集中在生長素的調(diào)控作用上，對(duì)細(xì)胞分裂素的研究則相對(duì)較少。

空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，它能夠在細(xì)胞水平上揭示基因表達(dá)的空間分布情況。這一技術(shù)的出現(xiàn)，為我們理解基因如何在特定的空間背景下調(diào)控生物過程提供了全新的工具。該研究利用這一技術(shù)，構(gòu)建了楊樹根再生過程的空間轉(zhuǎn)錄組圖譜，并深入探討了細(xì)胞分裂素在根再生中的關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，在楊樹根再生過程中，激素在協(xié)調(diào)植物生長發(fā)育的復(fù)雜過程中起著關(guān)鍵作用，細(xì)胞分裂素響應(yīng)基因的表達(dá)貫穿整個(gè)發(fā)育過程。并且這些細(xì)胞分裂素響應(yīng)基因的啟動(dòng)子中普遍存在生長素響應(yīng)順式作用元件（AuxREs），表明了生長素與細(xì)胞分裂素在調(diào)控根再生過程中的協(xié)同作用。為了更好地理解楊樹根再生過程中細(xì)胞的分化路徑，研究團(tuán)隊(duì)采用了擬時(shí)序軌跡分析方法，成功繪制了從形成層細(xì)胞到根原基細(xì)胞的分化路徑，展示了細(xì)胞分化的復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性。同時(shí)，研究還發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)潛在關(guān)鍵基因SAC56和LOS1，它們有望為未來增強(qiáng)植物根系再生提供新的解決方案和思路。

總的來說，這項(xiàng)研究通過空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)，為植物根再生研究提供了新的思路，為我們深入理解植物再生的分子機(jī)制提供了新的視角和啟示。