一項新研究使用新穎的單細胞分析技術來揭示植物如何添加新的細胞層來幫助它們抵御干旱或洪水等氣候壓力因素。該研究的重點是玉米——一種在世界范圍內極為重要的作物——旨在創(chuàng)建植物根系的逐細胞圖，該植物根系可調節(jié)干旱壓力并從土壤中吸收養(yǎng)分和肥料。
“我們發(fā)現(xiàn)了玉米如何擴張其皮質組織，這構成了作物根系的大部分。向皮層組織添加層是一個關鍵的進化特征，它為植物創(chuàng)造了耐受干旱和洪水并提高營養(yǎng)吸收的方法，”紐約大學生物學系和基因組學和系統(tǒng)生物學中心教授肯尼斯·伯恩鮑姆 (Kenneth Birnbaum) 說。該論文的作者發(fā)表在《科學》雜志上。
“這些特性將成為讓植物抵御全球變暖和減少作物碳足跡的關鍵目標，”伯恩鮑姆補充說，他在紐約大學的實驗室與冷泉港實驗室和賓夕法尼亞大學的研究人員合作領導了該項目。
為了創(chuàng)建玉米根的單細胞圖譜，研究人員首先使用細胞壁消化酶分解根以產生單個自由漂浮的細胞。然后，新方法使他們能夠使用基于液滴的小型化單細胞測序技術來分析單個細胞的 mRNA 含量——區(qū)分導致特定類型特化細胞的分子特征。
接下來，他們將細胞映射回它們在玉米根中的位置，類似于在沒有向導的情況下組裝 10,000 塊拼圖。為了解決這個難題，研究人員使用以不同深度滲透到根組織中的熒光染料來標記和隔離不同的層，例如將洋蔥的層分開，為它們提供基因標志以繪制單個細胞的圖譜。
紐約大學基因組學中心的卡洛斯·奧爾蒂斯·拉米雷斯 (Carlos Ortiz Ramirez) 說：“第二層信息本質上為我們提供了一個拼圖盒，使我們能夠將細胞精確地映射到它們的適當位置，以便在整個玉米根部重建基因表達的 3D 模型。”和系統(tǒng)生物學和墨西哥的 UGA Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad，他是該研究的第一作者。
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