Nature Plants丨烈冰單細(xì)胞測序助力揭示愈傷組織能再生器官的機(jī)制

烈冰生物植物單細(xì)胞測序新突破?。?！

烈冰客戶再發(fā)力，Nature Plants植物科學(xué)頂刊發(fā)文，揭示了愈傷組織能再生器官的秘密！

2021年11月15日，中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心徐麟研究組于Nature Plants（IF=15.793）雜志發(fā)表封面文章“Pluripotency acquisition in the middle cell layer of callus is required for organ regeneration”，翟寧為論文第一作者，研究從單細(xì)胞和分子層面揭示了愈傷組織具有器官再生能力的機(jī)制。

烈冰生物參與了本次植物單細(xì)胞測序工作，馬上跟隨小編一起來看看這篇文章的研究思路和結(jié)果分析吧！

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

樣本信息：擬南芥野生型Col-0、擬南芥雙突變體（wox5-1 wox7-1和plt1-21 plt2-21）誘導(dǎo)產(chǎn)生的愈傷組織

技術(shù)手段：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序、轉(zhuǎn)錄組測序、RT-PCR、免疫共沉淀、酵母雙雜交、細(xì)胞譜系追蹤、生長實(shí)驗(yàn)

單細(xì)胞捕獲平臺(tái)：BD Rhapsody

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

01 愈傷組織單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析

作者對擬南芥下胚軸（Col-0）外植體誘導(dǎo)產(chǎn)生的愈傷組織進(jìn)行了單細(xì)胞測序，獲得了10個(gè)細(xì)胞簇，愈傷組織大致分為三個(gè)細(xì)胞層，通過Marker gene鑒定發(fā)現(xiàn)，外層細(xì)胞（細(xì)胞簇0和1）特異性表達(dá)表皮和根冠的marker基因（PDF1、ATML1和PIN2等）；中層細(xì)胞（細(xì)胞簇2）具有根尖靜止中心（QC）的特征（特異性表達(dá)PLT1、PLT2和WOX5等基因），擬時(shí)序分析也發(fā)現(xiàn)中層細(xì)胞可向外層和內(nèi)層細(xì)胞演化；而內(nèi)層細(xì)胞（細(xì)胞簇3、4、5）特異性表達(dá)TMO5、SMXL3等基因，類似于根尖的維管初始細(xì)胞。

利用特征基因表達(dá)模式和細(xì)胞譜系追蹤等方法，作者發(fā)現(xiàn)基因WOX5和PLT1在中層細(xì)胞中特異性表達(dá)，能在生芽培養(yǎng)基（SIM）上培養(yǎng)出不定芽的細(xì)胞，而在根尖分生組織形成過程中，WOX5的表達(dá)逐漸從中間細(xì)胞層限制到干細(xì)胞生態(tài)位表達(dá)，說明愈傷組織中層細(xì)胞不僅與QC有著高度類似的轉(zhuǎn)錄組特征，也是根和芽再生的源頭干細(xì)胞。

02 WOX5在愈傷組織中層細(xì)胞中的作用

利用酵母雙雜交、免疫共沉淀等技術(shù)，作者發(fā)現(xiàn)WOX5可直接與基因PLT1/2相互作用。相較于野生型Col-0，兩種雙突變體樣本的生芽和生根的能力顯著降低，TAA1（內(nèi)源生長素合成基因）可與WOX5和PLT1在細(xì)胞中共表達(dá)，但表達(dá)下調(diào)。RNA-seq、RT-qPCR、ChIP–seq等多技術(shù)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)，器官再生需要WOX5-PLT1/2蛋白復(fù)合體激活TAA1的表達(dá)，以促進(jìn)生長素的積累。

03 WOX5/7在調(diào)節(jié)愈傷組織細(xì)胞分裂素中的作用

進(jìn)一步的，作者還發(fā)現(xiàn)WOX5/7可以直接和ARR12結(jié)合形成復(fù)合體，抑制ARR5的表達(dá)，從而解除細(xì)胞分裂素的負(fù)反饋信號(hào)通路，促進(jìn)細(xì)胞分裂素反應(yīng)。

04 愈傷組織中層細(xì)胞模型構(gòu)建

最后作者構(gòu)建了愈傷組織多能性機(jī)制的模型。在分子層面，WOX5/7可能至少通過兩種途徑促進(jìn)再生：（1）WOX5/7與PLT1/2相互作用，激活內(nèi)源??素合成基因TAA1 的表達(dá)，以維持高生長素水平；（2）WOX5/7與ARR12相互作用并抑制ARR5的表達(dá)，通過解除細(xì)胞分裂素信號(hào)傳導(dǎo)中的負(fù)反饋機(jī)制，達(dá)到細(xì)胞分裂素超敏感狀態(tài)。

05 結(jié)論

總的來說，愈傷組織中層細(xì)胞通過促進(jìn)??素的產(chǎn)?和提?細(xì)胞分裂素的敏感性獲得多能性，從?促進(jìn)器官再?。

原文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41477-021-01015-8

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烈冰生物成立于2010年，專注于單細(xì)胞測序領(lǐng)域科研服務(wù)?；?0x Genomics單細(xì)胞平臺(tái)，烈冰開展了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組、單細(xì)胞免疫組、單細(xì)胞 ATAC、單細(xì)胞多組學(xué)，以及空間 轉(zhuǎn)錄組等多種產(chǎn)品在內(nèi)的全套科研解決方案，搭配烈冰自研 NovelBrain®單細(xì)胞云分析平臺(tái)，集成 200+軟件工具、50+標(biāo)準(zhǔn)化分析流程模板，“0”代碼玩轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)分析；同時(shí)采用可視化、便捷式單細(xì)胞瀏覽器，實(shí)現(xiàn)分析結(jié)果的交互式結(jié)果呈現(xiàn)，滿足科研用戶更加多樣化的需求。

截至2021年10月，烈冰助力發(fā)表單細(xì)胞測序文章近20篇，包括多篇Immunity（IF=31.75），Nature Cell Biology（IF=28.8）等國際前沿高分期刊，平均影響因子IF=15.73！烈冰在單細(xì)胞領(lǐng)域助力人、鼠、猴等10+物種類型；肺、結(jié)腸、皮膚、腦等50+組織類型的科學(xué)研究，10000+樣本處理經(jīng)驗(yàn)助力腫瘤（肝癌、膀胱癌、肺癌等），神經(jīng)，發(fā)育，白血病和Covid-19等多領(lǐng)域的高分文獻(xiàn)發(fā)表！

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