原标题:百创S1000空间成功案例 | 李博生/邓兴旺团队首次构建植物愈伤组织芽再生的空间转录组图谱
近日,北京大学现代农业研究院的李博生研究员团队与邓兴旺院士团队在国际知名学术期刊PNAS上发表了题为“Spatial tranomics reveals light-induced chlorenchyma cells involved in promoting shoot regeneration in tomato callus”的研究论文,建立了首个植物愈伤组织芽再生的空间转录组图谱。
该研究利用了百创智造 BMKMANU S1000,华大BGI Stereo-seq,美国10x Visium三种空间转录组技术以及10X Chromium单细胞核转录组技术,首次揭示了番茄愈伤组织内部细胞的异质性,并在单细胞水平上详细解析了激素信号和重要调控因子在各种细胞和组织中的表达情况。研究结果不仅发现了表皮和芽原基细胞的亚型和功能,还揭示了绿色组织(chlorenchyma)细胞在芽原基细胞位置和分化发展中的重要作用,以及光照如何通过促进绿色组织细胞的发育和激活雷帕霉素靶蛋白TOR来推动芽再生过程。
植物在遭受损伤后能够重新编程体细胞,实现新组织或器官的再生。愈伤组织是由植物体细胞诱导产生的一类拥有再生潜能的细胞,广泛应用于现代农业领域,包括植物营养繁殖和基因编辑等分子育种技术。其中,愈伤组织细胞经过芽再生过程最终发展成为可育芽,这一过程对于植物再生至关重要。
番茄是一种全球重要的经济作物,但在其愈伤组织中芽再生的分子机制仍有很多未知。为了深入研究番茄愈伤组织中芽再生的细胞发育和分子机制,研究团队通过协作开发和掌握多种先进的空间转录组实验和分析技术,首次建立了番茄愈伤组织芽再生的空间转录组图谱。研究结果揭示了愈伤组织中存在高度异质的细胞群,将番茄愈伤组织分为了表皮、维管组织、芽原基、成熟芽和内部愈伤组织五种细胞类型。在表皮细胞中,研究发现了两种主要的细胞亚型,它们分布在靠近空气和培养基的不同位置,并具有不同的功能。
图1 利用多平台建立番茄愈伤组织芽再生的空间转录组图谱
空间转录组技术优势在于揭示不同细胞位置关系。研究团队发现番茄愈伤组织的芽原基被表达光合基因的细胞包围,相邻细胞含叶绿体,称为绿色组织(chlorenchyma)细胞。黑暗后见光处理影响芽原基分化,光诱导绿色组织细胞对芽再生十分关键。光形态建成相关基因在芽原基和绿色细胞中却无特定表达模式。光合抑制剂DCMU减慢芽再生速率,证明绿色细胞光合必要性。蔗糖可通过TOR信号调控芽原基发育,相关基因在芽原基位置高表达,绿色组织细胞蔗糖可传输至芽原基并激活TOR,促进芽的分化发育。
图2 光诱导芽原基周围的叶绿体细胞促进芽再生
综上所述,该研究用多种技术构建了番茄愈伤组织芽再生阶段的空间转录组图谱。揭示了细胞多样性,鉴定了芽原基形成关键因子。结果强调了光合和TOR信号在芽再生中的关键作用。这些发现提升了我们对番茄愈伤组织芽再生的理解,并证明了空间转录组学在植物生物学研究中的巨大潜力。
原文链接:www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2310163120
BMKMANU S1000
百创智造自主研发的BMKMANU S1000空间转录组芯片是国内首款基于微孔微珠的亚细胞级空间转录组产品,最高分辨率4.8μm ,并开创性的将组织原片H&E染色,原片荧光染色及原片高通量测序相结合进行精准的细胞分割,实现精准的单细胞级空间转录组测序,极大地推动了基础科研发展,目前在发育疾病、生理学疾病、胚胎发育、干细胞分化、绘制3D图谱、生殖健康、肿瘤等领域广泛应用。
百创S1000空间转录组技术原理图
百创智造S系列空间转录组细胞分割实现原理 – 三图合一
百创智造基于S系列空间芯片的底层设计,开发出了自己的专利技术,可以得到完全没有错误的原片荧光图像以及H&E图像且与芯片完全对齐。基于荧光进行细胞核的定位刻画细胞核的边界;基于HE的校准辅助刻画细胞的边界,通过边界信息映射到芯片上,提取相应位置的测序数据,实现精准的单细胞分割。
实测案例
鼠脑细胞分割:Number of Cells 75,101;Median Genes per Cells 1,568
Demo数据,鼠脑嗅球:Number of Cells 17,564;Median Genes per Cells 1,142
Demo数据,小鼠睾丸:Number of Cells 137,671; Median Genes per 645
百创空间转录组细胞分割技术已广泛应用于多种动植物组织类型
北京大学现代农业研究院李博生研究员,现任作物分子育种和细胞生物学实验室主任、单细胞和单分子公共分析平台主任,联系方式为bosheng.li@pku-iaas.edu.cn。该实验室和平台欢迎对相关领域感兴趣的研究人员或学生加入实验室,提供有竞争力的待遇和学习深造机会。
北京大学现代农业研究院航拍实景图
公司介绍
青岛百创智能制造技术有限公司(简称百创智造),隶属于北京百迈客生物科技有限公司。百迈客生物成立于2009年,是一家提供基因多组学测序服务和单细胞空间组学仪器设备的高新技术企业。业务包括科技服务、智能制造(百创智造)二大板块。百创智造深耕于单细胞及空间技术领域,以相关领域仪器设备、芯片及试剂耗材产品的研发生产和销售为主要业务,致力于提供精准时空组学解决策略。公司拥现有自主研发的基于微孔的亚细胞级空间转录组平台BMKMANU S1000,极速单细胞平台BMKMANU DG1000。
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文:百创智造
排版:市场部
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百迈客生物成立于2009年,是一家提供基因多组学测序服务和单细胞空间组学仪器设备的高新技术企业。业务主要包括科技服务、智能制造两大业务板块。全球化的业务布局,在中国、欧洲等地区拥有以博士和硕士为主体的研发及服务团队,先后在《Cell》、《Nature》、《Science》等国际期刊上发表文章上千篇,累计影响因子超9000分。拥有Illumina、PacBio、ONT、Waters等二代测序、三代测序和质谱检测平台,自主创新的百灵实验室全自动生产线、BMKCloud多组学大数据智能交付平台及亚细胞级S系列空间组学产品,为全球科研机构、医院、制药公司等提供高品质基因多组学服务和产品。返回搜狐,查看更多
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