玉米是全球重要的糧食和能源作物，而其產量形成的基礎便是其特殊的根系統。根尖是水分和養分吸收的重要部位，包含多種類型的細胞，該部位在徑向上通常分為中柱和皮層兩大部分，中柱又可分為木質部、韌皮部和中柱鞘等，皮層從內到外則可區分為內皮層、（外）皮層和表皮等；在軸向上通常可劃分為根冠、分生區、伸長區和成熟區四個部分，成熟區部分表皮分化為根毛。

 

為闡明不同細胞類型的基因表達特征，近日，南繁種業所生物育種研究室 The Crop Journal 在線發表了題為Single-cell RNA sequencing reveals the landscape of maize root tips and assists in identification of cell type-specific nitrate-response genes 的研究論文，通過測定超過7000個玉米根尖細胞的單細胞轉錄組，共確定了11種細胞類型/組織和85個細胞類型特異的硝態氮響應基因（包含多個已知的硝態氮代謝基因）。偽時間序列和軌跡分析在單細胞水平上證實根毛細胞由表皮分化而來。結合已發表的三個水稻根尖單細胞轉錄組，發現根毛、內皮層和韌皮部三種細胞類型的基因表達在兩個物種間較為保守，并且分別鑒定到多個保守的直系同源基因。這些研究結果將對基因克隆、功能研究、甚至基因表達精細調控具有指導意義。

 

李旭輝博士為該文的第一作者，齊永文研究員為通信作者。該研究得到廣東省科學院建設國內一流研究機構專項資金項目、國家自然科學基金項目和廣東省重點研發專項資助。

 

X. Li, X. Zhang, S. Gao, F. Cui, W. Chen, L. Fan, Y. Qi, Single-cell RNA sequencing reveals the landscape of maize root tips and assists in identification of cell type-specific nitrate-response genes, The Crop Journal （2022）， doi: https://doi.org/10.1016/j.cj.2022.02.004