科学家用单细胞测序揭开猕猴桃的御寒机制

　　在寒冷的科学开猕冬季，植物们也在默默应对严寒的家用挑战。近日，单细的御新闻脉搏中国农业科学院郑州果树研究所的胞测猕猴桃研究团队在《HorticultureAdvances》杂志上发表了一项突破性研究，他们利用先进的序揭单细胞测序技术，首次在单细胞水平上，猴桃寒机揭开了猕猴桃抵御寒冷的科学开猕分子秘密。

　　给猕猴桃细胞分类画像

　　研究植物抗寒机制，家用仅从整体分析是单细的御新闻脉搏不够的，需要了解不同细胞的胞测具体情况。过去，序揭科学家们研究植物抗寒机制时，猴桃寒机通常是科学开猕将整株植物或某个器官的所有细胞混在一起分析，难以精准定位关键的家用细胞类型和基因。

　　而这次研究团队使用的单细的御单细胞RNA测序（scRNA-seq）技术，能够单独分析每个细胞的基因表达情况。他们从两种猕猴桃——普通的“红阳”猕猴桃（HY，怕冷型）和抗寒品种（HT，耐寒型）的叶片中，分别分离出了5611个和13466个单细胞。通过分析每个细胞的基因表达，最终构建出了猕猴桃叶片的单细胞转录图谱。

　　研究人员利用UMAP聚类分析技术，将这些细胞分为8个不同的细胞类型，包括叶肉细胞、表皮细胞、保卫细胞、木质部细胞等。每种细胞类型都有其独特的基因表达特征。

　　保卫细胞和叶肉细胞的抗寒差异

　　在这场抗寒研究中，保卫细胞和叶肉细胞这两种细胞群体引起了科学家的特别关注。保卫细胞控制着气孔的开合，调节水分蒸发和气体交换；叶肉细胞负责光合作用制造养分。

　　通过伪时间轨迹分析技术，研究人员追踪了这两种细胞在不同猕猴桃品种中的发育路径。结果发现，在耐寒型（HT）和怕冷型（HY）猕猴桃中，这两种细胞的发育轨迹存在明显不同。

　　在怕冷的HY猕猴桃中，保卫细胞占比高达40%；而在耐寒的HT猕猴桃中，保卫细胞比例骤降到2%，叶肉细胞比例则显著增加。这表明猕猴桃可能通过调整不同细胞类型的比例来适应寒冷环境——减少保卫细胞以降低热量损失，增加叶肉细胞以储备更多能量和物质。

　　更重要的是，叶肉细胞在HT猕猴桃中表现出更多与抗氧化和应激反应相关的基因表达，能更好地应对寒冷带来的损伤；而HY猕猴桃的叶肉细胞则更多表达与脂肪酸代谢相关的基因，主要通过消耗储备物质来应对寒冷。

　　图注：不同抗寒性猕猴桃种质叶片单细胞测序

　　发现关键的抗寒负调控基因

　　研究人员还发现了一个关键的抗寒负调控基因——AaTIFY。这个基因的表达量越高，猕猴桃的抗寒能力就越弱。

　　为了验证这一发现，科学家们进行了实验：他们将AaTIFY基因导入普通猕猴桃中，让其过量表达。结果显示，这些“高表达AaTIFY”的猕猴桃在寒冷环境下表现得更差，叶片萎蔫更严重，细胞受损更明显。

　　进一步研究发现，AaTIFY属于TIFY基因家族，该家族成员通常参与植物激素茉莉酸的信号传导。在耐寒的HT猕猴桃中，这个基因的表达被抑制，从而提升了整体的抗寒能力。这一发现为猕猴桃抗寒育种提供了精准的基因靶点，未来通过基因编辑技术抑制这个基因，就能培育出更耐寒的猕猴桃品种。

　　这项研究的意义不仅在于揭示了猕猴桃的抗寒机制，更重要的是，它首次将单细胞测序技术应用于猕猴桃研究，为植物抗逆性研究提供了全新的视角。（宋雅娟）

[ 责编：武玥彤 ]

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