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Nature Plants丨烈冰单细胞测序助力揭示愈伤组织能再生器官的机制

时间:2021-12-13    |    阅读量:2557

Nature Plants丨烈冰单细胞测序助力揭示愈伤组织能再生器官的机制


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烈冰生物植物单细胞测序新突破!!!

烈冰客户再发力,Nature Plants植物科学顶刊发文,揭示了愈伤组织能再生器官的秘密!

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2021年11月15日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心徐麟研究组于Nature Plants(IF=15.793)杂志发表封面文章“Pluripotency acquisition in the middle cell layer of callus is required for organ regeneration”,翟宁为论文第一作者,研究从单细胞和分子层面揭示了愈伤组织具有器官再生能力的机制。

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烈冰生物参与了本次植物单细胞测序工作,马上跟随小编一起来看看这篇文章的研究思路和结果分析吧!

实验设计

样本信息:拟南芥野生型Col-0、拟南芥双突变体(wox5-1 wox7-1plt1-21 plt2-21)诱导产生的愈伤组织

技术手段:单细胞转录组测序、转录组测序、RT-PCR、免疫共沉淀、酵母双杂交、细胞谱系追踪、生长实验

单细胞捕获平台:BD Rhapsody

实验结果

01 愈伤组织单细胞转录组分析

作者对拟南芥下胚轴(Col-0)外植体诱导产生的愈伤组织进行了单细胞测序,获得了10个细胞簇,愈伤组织大致分为三个细胞层,通过Marker gene鉴定发现,外层细胞(细胞簇0和1)特异性表达表皮和根冠的marker基因(PDF1ATML1PIN2等);中层细胞(细胞簇2)具有根尖静止中心(QC)的特征(特异性表达PLT1PLT2WOX5等基因),拟时序分析也发现中层细胞可向外层和内层细胞演化;而内层细胞(细胞簇3、4、5)特异性表达TMO5SMXL3等基因,类似于根尖的维管初始细胞。

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利用特征基因表达模式和细胞谱系追踪等方法,作者发现基因WOX5PLT1在中层细胞中特异性表达,能在生芽培养基(SIM)上培养出不定芽的细胞,而在根尖分生组织形成过程中,WOX5的表达逐渐从中间细胞层限制到干细胞生态位表达,说明愈伤组织中层细胞不仅与QC有着高度类似的转录组特征,也是根和芽再生的源头干细胞。

02 WOX5在愈伤组织中层细胞中的作用

利用酵母双杂交、免疫共沉淀等技术,作者发现WOX5可直接与基因PLT1/2相互作用。相较于野生型Col-0,两种双突变体样本的生芽和生根的能力显著降低,TAA1(内源生长素合成基因)可与WOX5PLT1在细胞中共表达,但表达下调。RNA-seq、RT-qPCR、ChIP–seq等多技术联合分析发现,器官再生需要WOX5-PLT1/2蛋白复合体激活TAA1的表达,以促进生长素的积累。

03 WOX5/7在调节愈伤组织细胞分裂素中的作用

进一步的,作者还发现WOX5/7可以直接和ARR12结合形成复合体,抑制ARR5的表达,从而解除细胞分裂素的负反馈信号通路,促进细胞分裂素反应。

04 愈伤组织中层细胞模型构建

最后作者构建了愈伤组织多能性机制的模型。在分子层面,WOX5/7可能至少通过两种途径促进再生:(1)WOX5/7PLT1/2相互作用,激活内源⽣⻓素合成基因TAA1 的表达,以维持高生长素水平;(2)WOX5/7ARR12相互作用并抑制ARR5的表达,通过解除细胞分裂素信号传导中的负反馈机制,达到细胞分裂素超敏感状态。

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05 结论

总的来说,愈伤组织中层细胞通过促进⽣⻓素的产⽣和提⾼细胞分裂素的敏感性获得多能性,从⽽促进器官再⽣。

原文链接:https://doi.org/10.1038/s41477-021-01015-8

关于我们

烈冰生物成立于2010年,专注于单细胞测序领域科研服务。基于10x Genomics单细胞平台,烈冰开展了单细胞转录组、单细胞免疫组、单细胞 ATAC、单细胞多组学,以及空间 转录组等多种产品在内的全套科研解决方案,搭配烈冰自研 NovelBrain®单细胞云分析平台,集成 200+软件工具、50+标准化分析流程模板,“0”代码玩转数据分析;同时采用可视化、便捷式单细胞浏览器,实现分析结果的交互式结果呈现,满足科研用户更加多样化的需求。

截至2021年10月,烈冰助力发表单细胞测序文章近20篇,包括多篇Immunity(IF=31.75),Nature Cell Biology(IF=28.8)等国际前沿高分期刊,平均影响因子IF=15.73!烈冰在单细胞领域助力人、鼠、猴等10+物种类型;肺、结肠、皮肤、脑等50+组织类型的科学研究,10000+样本处理经验助力肿瘤(肝癌、膀胱癌、肺癌等),神经,发育,白血病和Covid-19等多领域的高分文献发表!

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