解析毛竹快速生长奥秘:首个居间分生组织单细胞时空图谱
我们近期的研究发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS),通过空间转录组技术首次揭示了毛竹居间分生组织的细胞异质性及其驱动快速生长的调控网络。
我们非常高兴地宣布,XinLab 与福建农林大学等机构合作的最新论文 “Single-nucleus and spatial transcriptomics reveal the cell populations of intercalary meristems in bamboo” 已在 PNAS 正式发表。该研究利用华大自主研发的 Stereo-seq 技术,在单细胞水平上破解了竹子“节间生长”的分子密码。
研究背景
毛竹以其惊人的生长速度著称,这主要归功于其节间的居间分生组织(Intercalary Meristem, IcM)。然而,由于 IcM 组织深埋在坚硬的竹节中,且细胞组成极其复杂,传统技术难以在保持空间结构的前提下解析其内部的细胞演变。这使得“竹子为什么长得快”在细胞水平上一直缺乏高分辨率的解释。
核心发现
-
构建 IcM 高分辨率时空图谱 研究团队结合了染色体级基因组更新、解剖学观察以及 Stereo-seq 空间转录组技术,系统鉴定了 IcM 中的 14 个主要细胞类群。通过空间定位,我们准确描绘了分生细胞、维管组织前体细胞和基本组织细胞在竹节内的空间分布。
-
发现关键细胞亚群:IcM1 研究鉴定出一类具有“干细胞样”特性的 IcM1 细胞亚群。这类细胞高度富集在居间分生组织的核心区域,具有极强的增殖潜力,是支撑竹子节间不断延伸的“动力源”。
-
重构细胞发育轨迹 通过伪时间分析,研究重构了 IcM 细胞从原始分生状态向成熟维管组织和机械组织转化的动态轨迹,并识别了调控这一过程的关键转录因子网络。
研究意义
这项工作不仅填补了禾本科植物(如竹子、水稻、玉米)居间分生组织单细胞研究的空白,也为未来通过生物技术改良竹类植物的生物质产量提供了重要的候选基因和理论支撑。
协作与支持
本项目由福建农林大学、华大生命科学研究院(XinLab)及多家林业科学研究机构共同完成。XinLab团队在其中的空间转录组测序及多组学数据整合分析中发挥了核心作用。