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武汉爱基百客生物科技有限公司(简称爱基百客),注册于2014年12月31日,次年10月正式开始对外运营,是一家专业提供表观组学技术服务、高通量测序、单细胞测序分析的新型生物科技服务企业。

公司总员工已达到百余人,其中95%以上具有学士学位,40%以上具有硕士及以上学位,专职科研人员20余人,专职销售人员30余人,覆盖全国90%的省市,核心成员来自国内知名高效、基因测序公司、信息分析公司等。

公司运营至今销售额累积1亿左右,成为国内成长最迅速的二代测序与生物科研服务企业之一。




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文献解读|PBJ 白菜单细胞转录组揭示植物叶片腹背面细胞分化差异的分子机制

单细胞转录组(scRNA-seq)可以提供单细胞水平上基因表达的信息,近些年已在细胞谱系、细胞功能、细胞分化以及细胞应答等方面开展了大量研究,提升了我们对复杂生物机制的认知,其中有肿瘤和疾病的发生、免疫机制、神经系统和胚胎发育等。

随着植物单细胞测序技术挑战的克服,陆续有许多植物单细胞转录组的研究发表出来。下面这篇近期发表在Plant Biotechnology Journal期刊上的文章中,中国农业科学院蔬菜与花卉研究所的研究员们利用单细胞转录组(scRNA-seq)对白菜叶片的腹背面细胞进行细胞分化机制的研究,值得我们学习。


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·  研究背景


叶肉细胞是光合作用的主要部位,也是叶片中最多的细胞群腹面有紧密排列的圆柱状栅栏状叶肉细胞(PMCs),背面有松散排列的圆形海绵状叶肉细胞(SMCs)。研究显示PMCs SMCs的腹背侧分化缺失会导致叶形的变化。芸苔属植物包括许多形态多样性极端的多叶蔬菜,如头叶白菜和平叶白菜。探索PMCsSMCs的分化,识别关键调控基因,对于阐明蔬菜作物叶片发育和抽穗的机制具有重要意义。



·  研究材料:莲座期白菜幼叶原生质体


·  研究结果


作者从莲座期白菜幼叶制备原生质体然后进行单细胞转录组1a)。去除低质量的细胞和基因后,作者获得了16055个高质量的细胞和30214个基因。scRNA-seq数据显示了较高的重复性,并与bulk RNA-seq数据有很强的相关性(1b,c)。细胞被分为17个簇(图1d)。利用拟南芥同源的标记基因,鉴定了8种细胞类型,有叶肉细胞(MCs)、表皮细胞、脉管系统、维管束鞘、保卫细胞、增殖细胞、韧皮部和木质部(图1d,e)。保卫细胞标记基因Bra001929的表达与原位RT-PCR检测结果一致。

为了进一步验证注释结果,作者将注释结果与拟南芥叶片scRNA-seq数据集进行了比较。两个物种之间的细胞类型的两两比较和scRNA-seq数据的整合分析都支持作者的注释。

由于MCs没有分为PMCs和SMCs,作者开发了一种优化的tape-sandwich方法来特异性富集PMCs和SMCs,以识别特定的标记基因来区分它们。作者利用RNA-seq鉴定了6731个差异表达基因(DEGs)。基于此前拟南芥叶子腹背面的许多可靠DEGs,作者分别从B. rapa和拟南芥共享的重叠同源DEGs中分别选择了433个和510个潜在的PMC和SMC标记基因。

除了鉴定出许多与光合作用相关的基因外,大量的核糖体蛋白编码基因(rpgs)(239/944)在PMCs中富集(图1q,r)。在发现的239个rpeg中,有27个是15个参与正向细胞或PMCs发育的拟南芥RPEGs的同源基因。蛋白-蛋白相互作用分析显示,PMCs中连接最多的前10个基因是rpeg(图1s)。这些结果强有力地表明,RPEGs参与了PMCs的发育。与PMCs不同,SMCs主要富集于对非生物和生物刺激的响应、信号响应基因(温度、茉莉酸、水杨酸和钙)和蛋白质修饰中(图1t)。总而言之,这些结果表明PMCs是光合作用的主要机器,而SMCs可能参与调节机器以适应外部环境。

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大白菜腹面叶和背面叶肉细胞的鉴定

作者发现大部分报道的腹背面极性基因几乎在MCs中检测不到。作者收集了一系列代表茎尖分生组织(SAM)和幼苗期和莲座期内外叶的不同区域的样本RNA-seq。结果显示大部分腹背面极性基因优先在SAM中表达,而在这两个时期它们的表达从内到外的叶片都被急剧而持续地下调。采集的是中期的莲座叶用于scRNA-seq,这可能是为什么在MCs中检测到很少的腹背面极性基因的原因。


  研究总结  ◆ 

该研究生成了一个单细胞分辨率的大白菜莲座叶转录组图谱。一个关键的发现是从MCs中鉴定出了腹面PMCs和背面SMCs另外还确定了PMCSMC之间的功能差异,以及RPEGPMC发展中的潜在作用。该研究还提供了许多细胞类型特异性的标记基因,这将有助于scRNA-seq在白菜中的应用。比较聚焦SMCsPMCs的每种细胞类型的叶片单细胞转录组跨越不同发育阶段和亚型拓展了我们对PMCsSMCs叶片腹背面模式以及叶片发育和形态发生过程中的差异的了解

文献下载链接:
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植物单细胞转录组研究主要分为两类:原生质体和细胞核测序。爱基百客在植物单细胞科研服务方面持续进行研发创新与优化,已测试近40余种不同植物材料的单细胞核提取以及原生质体制备,已完成水稻、拟南芥、小麦、烟草等模式以及非模式植物某树的单细胞科研服务。有需求的老师欢迎前来咨询哦~



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