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在禾本科植物中，不同的物種是平行進化的，例如玉米和高粱，本身就大約1200萬年前有一個共同的祖先，不過后來通過一系列進化事件產生了如今性狀和根系分泌物完全不同的兩種物種。從而產生了各自獨特的進化歷史和特征，通過特有的細胞可以區分這些物種的關鍵性狀。 單細胞轉錄組測序（Single cell RNA sequencing，scRNA-seq）是在單細胞水平對轉錄組進行測序的一項新技術，可以研究單個細胞內的基因表達情況，同時解決用組織樣本測序無法解決的細胞異質性難題，讓解析單個細胞的行為、機制及其與機體的關系成為了現實。 2023年5月，Nature發表了題為“A pan-grass transcriptome reveals patterns of cellular divergence in crops”的研究論文。主要對擬南芥、玉米、高粱、狗尾草共26個單細胞和部分單細胞核測序數據進行了深入分析。
1.原生質體vs抽核 基于對擬南芥的單細胞和單核RNA測序數據進行比較，發現單細胞核轉錄組中雖然mRNA含量較低，但依然能夠提供更完整的。通過物種間的細胞類型映射，在識別可靠的直系同源標記基因上敏感度也不錯。認為是在難以構建原生質體情況下可以采取的補充手段。研究利用了之前在玉米、高粱和狗尾草的比較基因組序列，結合一系列生物信息學手段進行分析，揭示了三個物種中均有保守的15個轉錄因子和假定靶點。這些結果突出了比較細胞類型分析能夠揭示跨物種保守細胞機制，并將特定基因與特定細胞功能聯系起來。
2.玉米進化過程中的WGD事件 跨物種的單細胞分析為研究三個物種的同源細胞分化過程提供了機會。研究發現全基因組復制事件（WGD）提供了豐富的產生新基因的區域，有利于細胞類型的快速進化。
3.根粘液促進細胞進化 為了更廣泛地探索細胞差異，研究對整個轉錄組數據集進行檢索，以確定玉米和高梁中哪些細胞類型變化最大。分析表明，在玉米和高粱中，與狗尾草相比，根冠、LRC、皮層亞集群2、內皮層、中柱鞘和中柱細胞比其他細胞類型差異更大。 研究對根部與粘液合成有關的所有基因進行比較，發現高粱和狗尾草的皮層細胞表達模式相同，玉米和狗尾草的根冠細胞表達模式相同。
總結 文章利用利用單細胞和單細胞核RNA測序在雙子葉植物和單子葉植物中提供互補的細胞類型識別，證明了聯合分析的必要性，同時展示利用單細胞技術快速生成泛轉錄組，以深入了解植物細胞類型進化，并提供新方法來探索重要作物物種遺傳模塊和細胞特征之間的聯系。 參考文獻 A pan-grass transcriptome reveals patterns of cellular divergence in crops. Nature ,2023 |
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