同一个细胞中的多细胞体揭示了奥斯莫斯应激对单细胞水平上阿拉比多普西斯根尖发育的影响
Qing Liu1, Wei Ma1, Ruiying Chen2,3,4
1State Key Laboratory of North China Crop Improvement and Regulation, Key Laboratory of Vegetable Germplasm Innovation and Utilization of Hebei, Ministry of Education of China-Hebei Province Joint Innovation Center for Efficient Green Vegetable Industry, International Joint R & D Center of Hebei Province in Modern Agricultural Biotechnology, College of Life Sciences, College of Horticulture, Hebei Agricultural University, Baoding, 071000, China.
Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany)
|April 18, 2024
概括
这项研究以单细胞分辨率重建了植物转录调节网络 (TRN),透露了透应激如何通过同时分析基因表达和染色质可访问性来影响根部发育和细胞分化.
科学领域:
- 植物生物学 植物生物学
- 基因组学就是基因组学.
- 分子生物学分子生物学
背景情况:
- 细胞特异性转录调节网络 (TRN) 对植物发育和应激反应至关重要.
- 现有的单细胞技术难以将同一细胞内的不同分子数据层联系起来.
- 使用测序 (scATAC-seq) 数据的单细胞RNA测序 (scRNA-seq) 和单细胞转化酶可访问染色体测试的准确整合对TRN重建具有挑战性.
研究的目的:
- 重建细胞类型特定的TRN,这些TRN控制了在奥斯莫斯应激下Arabidopsis根尖的发育.
- 为了捕获单细胞水平的峰值-基因链接,用于高分辨率的TRN构建.
- 研究细胞转变期间基因表达和染色质状态的协调变化.
主要方法:
- 在16670个Arabidopsis根尖核中同时检查基因表达和染色质可访问性.
- 开发先进的算法,用于真诚的单细胞级数据集成.
- 伪时间轨迹分析以建模细胞状态过渡.
主要成果:
- 重建了TRN,以前所未有的分辨率在透应激下控制根尖发育.
- 在单细胞层面确定了12968个峰值与基因的联系,超过了细胞类型层面的整合.
- 观察到的染色质可访问性变化在根部发育过程中发生在基因表达之前,这表明对差异化的原始化.
- 揭示了透应激改变了三细胞分化途径.
- 确定了与压力相关的基因相关的 cis-regulatory 元素 (gl-cCREs) 和潜在的目标基因,突出显示了细胞异质性.
结论:
- 单细胞多组合集成使得高分辨率的TRN重建和动态分析植物发展.
- 染色体可访问性动力学在培养细胞进行分化的过程中起着关键作用.
- 透应激诱导细胞分化发生显著转变,并揭示了Arabidopsis根尖的细胞异质性.
