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如何进行植物抗逆研究？超强工具分享！

基迪奥生物 · 公众号 · · 2024-10-12 18:08

正文

植物不同细胞类型对生物与非生物胁迫（病原体侵袭、干旱、盐碱、极端温度等）的响应异质性和机制，是植物抗逆领域的长期问题。单细胞转录组测序能够揭示细胞层面的基因表达差异，这使其成为植物抗逆研究的有力工具。

基迪奥生物拥有丰富的单细胞悬液制备经验，能根据不同的抗逆实验设计提供成熟的建库测序服务及个性化分析方案，目前已成功帮助客户实现在多个物种的 单细胞抗逆领域内第一篇 文章的发表，本期为大家分享其中部分以供参考，欢迎更多有相关意向的老师与我们合作。

案例1

scRNA-seq揭示白菜的亚基因组表达优势和对热应激的转录反应

英文题目： Single-cell transcriptome reveals dominant subgenome expression and transcriptional response to heat stress in Chinese cabbage

发表期刊： Genome Biol

发表时间： 202212

影响因子： 10.1

物种样本： 白菜叶芽和叶片、热处理组叶片

文章组学： scRNA-seq

DOI： 10.1186/s13059-022-02834-4

合作单位： 河北农业大学蔬菜遗传育种团队

文献解读： 《18分！！首篇白菜叶片的单细胞图谱绘制及热应激转录的反应》

【白菜单细胞抗逆领域首篇文章】

中国大白菜经历了全基因组三倍复制事件，因此有三个亚基因组：小片段亚基因组 (LF)、中等片段亚基因组 (MF1)和大片段亚基因组 (MF2)。环境变化影响叶片发育，进而影响产量，为了提高产量和对不同气候情景的抗性，作者利用scRNA-seq，对叶片发育进行全面的研究，包括对细胞类型的异质性和热应激反应的机制研究。

热处理和对照组间的差异分析

热应激导致不同细胞类型的基因表达模式相反

案例2

scRNA-seq叶鞘细胞揭示水稻抗褐飞虱的机理

英文题目： Single-Cell RNA sequencing of leaf sheath cells reveals the mechanism of rice resistance to brown planthopper ( Nilaparvata lugens )

发表期刊： Front Plant Sci

发表时间： 202306

影响因子： 4.1

物种样本： BPH侵染后48h的易感水稻/抗性水稻叶鞘

文章组学： scRNA-seq

DOI： 10.3389/fpls.2023.1200014

合作单位： 湖北省农业科学院粮食作物研究所

褐飞虱（BPH）吸食稻汁，导致叶子变黄和枯萎，通常会导致产量降低或为零。水稻共同进化以抵抗 BPH损害。然而，目前对于水稻抵抗BPH的分子机制，尤其是涉及的细胞和组织，仍知之甚少。通过scRNA-seq，比较了易感（TN1）和抗性（YHY15）水稻品种叶鞘对BPH的响应（接种后48小时）。

对所有细胞类型簇进行拟时分析，以评估水稻细胞对BPH侵染的响应

案例3

scRNA-s eq揭示光暗环境下花生幼苗叶片的差异表达基因图谱

英文题目： ScRNA-seq reveals dark- and light-induced differentially expressed gene atlases of seedling leaves in Arachis hypogaea L.

发表期刊： Plant Biotechnol J

发表时间： 202402

影响因子： 10.1

物种样本： 完全黑暗与12h光暗交替环境中生长的花生幼苗叶片

文章组学 ： scRNA-seq，代谢组

DOI ： 10.1111/pbi.14306

合作单位： 广东省农业科学院作物研究所

文献解读： 《5个植物单细胞转录组数据如何完成文章三连发》

【花生单细胞抗逆领域首篇文章】

光暗诱导植物形态发育的机制在花生叶片上缺少高分辨率的研究，该研究通过对光暗环境下花生幼苗叶片进行scRNA-seq，结合转录因子分析、细胞周期分析、拟时分析等，发现了多种黑暗环境下抑制细胞分裂和扰乱细胞周期的关键转录因子。本研究提供了光暗环境下黄化花生幼苗和绿化花生幼苗的单细胞图谱，为在单细胞水平上阐明光诱导的叶片细胞发育提供坚实基础。

在差异基因分析中寻找关键转录因子

表皮细胞和叶肉细胞的分化轨迹

案例4

单细胞转录组揭示豌豆茎发育和细胞类型特异性对缺硼反应

英文题目： Single-cell transcriptomic analysis of pea shoot development and cell-type-specific responses to boron deficiency

发表期刊： Plant J

发表时间： 202306

影响因子： 6.2

物种样本： 不添加硼培育豌豆（B0）和添加硼培育豌豆（B25）分生组织

文章组学： scRNA-seq

DOI： 10.1111/tpj.16487

合作单位： 佛山科技学院

文献解读： 《都2023年了，两个样本的单细胞转录组还能发一区杂志？》

【豌豆单细胞抗逆领域首篇文章】

了解植物在营养胁迫下的反馈对于提高农作物产量至关重要。本研究通过scRNA-seq探究了缺硼条件下豌豆茎发生的变化。作者发现硼缺失会导致叶肉细胞的光合作用速率以及气孔密度下降。转录因子分析显示促进叶肉细胞发育的关键转录因子也因为硼缺失下调表达，这些结果为后续豆科植物育种的营养胁迫研究提供了新的见解。

差异基因的通路富集分析

茎尖分生组织细胞（SAM）的逆时分析

案例5

单细胞转录组测序揭示低氮对白肋烟叶的细胞和分子的反应

英文题目： Single-cell transcriptome analyses reveal cellular and molecular responses to low nitrogen in burley tobacco leaves

发表期刊： Physiol Plant.

发表时间： 202401

影响因子： 5.4

物种样本： 高氮和低氮的烟草叶片

文章组学： scRNA-seq，RNA-seq

DOI： 10.1111/ppl.14118

合作单位： 河南农业大学

文献解读： 《想用ScRNA+Bulk RNA+WGCNA找到关键转录因子，还需要哪些助攻？》

【烟草单细胞抗逆领域首篇文章】

烟草（ Nicotiana tabacum ）需大量氮（N）来达到最好的产量与质量，但烟草在低N下基因如何在细胞水平上表达，以及细胞对环境应激反应的确切机制目前还不清楚。本研究通过scRNA-seq，鉴定了细胞类型Marker基因；揭示了叶肉细胞是低N环境下主要响应的细胞亚群，拟时分析揭示了低N胁迫减缓基质向叶肉细胞的分化。scRNA+WGCNA+bulk RNA研究表明了参与光合生物卟啉代谢、氮代谢、碳固定、光合作用和光合作用-天线途径的基因在低氮条件下的响应中发挥了重要作用，以及找到4个在低N反应基因调控中发挥关键作用的TFs。

对照和低N组样本的单细胞转录组分析

案例6

单细胞转录组揭示了橡胶树对早期白粉病感染反应的细胞和分子模式

英文题目： Single-cell transcriptomic analyses reveal cellular and molecular patterns of rubber tree response to early powdery mildew infection

发表期刊： Plant Cell Environ

发表时间： 202303

影响因子： 6

物种样本：

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