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                              Nature Plants丨烈冰單細胞測序助力揭示愈傷組織能再生器官的機制 時間:2021-12-08

                              Nature Plants丨烈冰單細胞測序助力揭示愈傷組織能再生器官的機制


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                              烈冰生物植物單細胞測序新突破?。?!

                              烈冰客戶再發力,Nature Plants植物科學頂刊發文,揭示了愈傷組織能再生器官的秘密!

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

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

                              實驗設計

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

                              技術手段:單細胞轉錄組測序、轉錄組測序、RT-PCR、免疫共沉淀、酵母雙雜交、細胞譜系追蹤、生長實驗

                              單細胞捕獲平臺:BD Rhapsody

                              實驗結果

                              01 愈傷組織單細胞轉錄組分析

                              作者對擬南芥下胚軸(Col-0)外植體誘導產生的愈傷組織進行了單細胞測序,獲得了10個細胞簇,愈傷組織大致分為三個細胞層,通過Marker gene鑒定發現,外層細胞(細胞簇0和1)特異性表達表皮和根冠的marker基因(PDF1、ATML1PIN2等);中層細胞(細胞簇2)具有根尖靜止中心(QC)的特征(特異性表達PLT1、PLT2WOX5等基因),擬時序分析也發現中層細胞可向外層和內層細胞演化;而內層細胞(細胞簇3、4、5)特異性表達TMO5、SMXL3等基因,類似于根尖的維管初始細胞。

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                              利用特征基因表達模式和細胞譜系追蹤等方法,作者發現基因WOX5PLT1在中層細胞中特異性表達,能在生芽培養基(SIM)上培養出不定芽的細胞,而在根尖分生組織形成過程中,WOX5的表達逐漸從中間細胞層限制到干細胞生態位表達,說明愈傷組織中層細胞不僅與QC有著高度類似的轉錄組特征,也是根和芽再生的源頭干細胞。

                              02 WOX5在愈傷組織中層細胞中的作用

                              利用酵母雙雜交、免疫共沉淀等技術,作者發現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(內源生長素合成基因)可與WOX5PLT1在細胞中共表達,但表達下調。RNA-seq、RT-qPCR、ChIP–seq等多技術聯合分析發現,器官再生需要WOX5-PLT1/2蛋白復合體激活TAA1的表達,以促進生長素的積累。

                              03 WOX5/7調節愈傷組織細胞分裂素中的作用

                              進一步的,作者還發現WOX5/7可以直接和ARR12結合形成復合體,抑制ARR5的表達,從而解除細胞分裂素的負反饋信號通路,促進細胞分裂素反應。

                              04 愈傷組織中層細胞模型構建

                              最后作者構建了愈傷組織多能性機制的模型。在分子層面,WOX5/7可能至少通過兩種途徑促進再生:(1)WOX5/7PLT1/2相互作用,激活內源??素合成基因TAA1 的表達,以維持高生長素水平;(2)WOX5/7ARR12相互作用并抑制ARR5的表達,通過解除細胞分裂素信號傳導中的負反饋機制,達到細胞分裂素超敏感狀態。

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                              05 結論

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

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

                              關于我們

                              烈冰生物成立于2010年,專注于單細胞測序領域科研服務?;?0x Genomics單細胞平臺,烈冰開展了單細胞轉錄組、單細胞免疫組、單細胞 ATAC、單細胞多組學,以及空間 轉錄組等多種產品在內的全套科研解決方案,搭配烈冰自研 NovelBrain®單細胞云分析平臺,集成 200+軟件工具、50+標準化分析流程模板,“0”代碼玩轉數據分析;同時采用可視化、便捷式單細胞瀏覽器,實現分析結果的交互式結果呈現,滿足科研用戶更加多樣化的需求。


                              截至2021年10月,烈冰助力發表單細胞測序文章近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!烈冰在單細胞領域助力人、鼠、猴等10+物種類型;肺、結腸、皮膚、腦等50+組織類型的科學研究,10000+樣本處理經驗助力腫瘤(肝癌、膀胱癌、肺癌等),神經,發育,白血病和Covid-19等多領域的高分文獻發表!


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