近日，中国农业科学院生物技术研究所与华大基因、西华师范大学等单位开展合作研究，绘制了首个豆科植物百脉根的根尖单细胞表达图谱，利用原位杂交鉴定出了根尖的主要细胞类型，发现了新的细胞类型特异基因，并分析了各个细胞类型的潜在功能，对研究豆科植物根系的发育、结瘤固氮以及生物育种都具有重要意义。相关研究成果发表在《Journal of Integrative Plant Biology (JIPB)》上。

豆科植物的根系不仅具有吸收、运输养分、支持及贮存有机物质的重要作用，而且还具有根瘤固氮的生态意义，近年来，单细胞技术解析了模式植物拟南芥和作物水稻等根系的单细胞水平的基因表达图谱，然而，豆科植物根的细胞类型及其功能还尚未解析。

图注：百脉根单细胞图谱细胞类型

研究首先利用二代测序、三代测序、染色质构象捕捉技术和全长转录组技术对百脉根基因组进行了组装和注释的提升。在此基础上，利用10x Genomics平台对22,688个根尖解离出的原生质体进行了转录组测序，得到了高质量的测序结果（中位数3,183基因/细胞），运用生物信息分析和原位杂交技术，通过新发现的细胞类型特异表达基因鉴定出了根尖的主要细胞类型，在国际上首次绘制了豆科植物百脉根的根尖单细胞表达图谱并分析了不同细胞类型的功能，包括九种激素和固氮相关基因在不同细胞类型的表达规律。另外，与拟南芥根尖单细胞转录组比较分析进一步表明了不同细胞类型的功能以及保守性及差异性。

中国农业科学院生物技术研究所吴燕民研究员和梁哲研究员为论文通讯作者，生物所孙占敏博士、华大基因姜三杰博士和华西师范大学王丹博士为论文第一作者。该工作得到了国家科技基础资源调查专项、国家自然科学基金、重庆自然科学基金、中国农业科学院创新工程项目资助。

文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jipb.13435