小麥作為全球主要糧食作物，其生產(chǎn)常受到由禾谷鐮孢菌引起的赤霉病的嚴(yán)重威脅。由于目前尚未發(fā)現(xiàn)對(duì)赤霉病具有完全抗性的小麥品種，通過(guò)分子育種改造小麥易感基因已成為防控該病害的重要策略。傳統(tǒng)的整體轉(zhuǎn)錄組分析難以揭示不同細(xì)胞類型間的異質(zhì)性響應(yīng)，因此小麥各細(xì)胞類型如何協(xié)同調(diào)控免疫應(yīng)答仍不清楚。
中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心唐威華研究組通過(guò)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和激光顯微切割技術(shù)，系統(tǒng)解析了小麥幼苗胚芽鞘中各類型細(xì)胞對(duì)禾谷鐮孢菌（Fgr）以及非寄主鐮孢菌侵染的免疫差異應(yīng)答。
研究首先采用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，系統(tǒng)分析了小麥胚芽鞘在接種適應(yīng)性病原菌Fgr 和非適應(yīng)性病原菌尖刀鐮孢菌（Foc）后0-3天內(nèi)的基因表達(dá)動(dòng)態(tài)。結(jié)合激光顯微切割技術(shù)獲取的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，科研人員注釋了8種主要細(xì)胞類型：氣孔細(xì)胞、表皮細(xì)胞、綠色薄壁細(xì)胞、薄壁組織細(xì)胞、外鞘細(xì)胞、內(nèi)鞘細(xì)胞、韌皮部細(xì)胞和原形成層細(xì)胞。
研究發(fā)現(xiàn)，韌皮部和外鞘細(xì)胞通過(guò)協(xié)同作用特異性調(diào)控非寄主抗性的快速建立。非寄主抗性表現(xiàn)為免疫激活局限在少數(shù)細(xì)胞的特征，而小麥胚芽鞘與Fgr的易感互作則呈現(xiàn)廣泛激活。擬時(shí)序分析進(jìn)一步揭示，不同真菌病原體可誘導(dǎo)薄壁組織細(xì)胞和綠色薄壁細(xì)胞向不同的終末狀態(tài)分化，其中Fgr特異性地誘導(dǎo)綠色薄壁細(xì)胞進(jìn)入低轉(zhuǎn)錄活性狀態(tài)。
該研究首次在單細(xì)胞分辨率上揭示了小麥幼苗響應(yīng)非寄主鐮孢菌侵染的免疫反應(yīng)局域化特征，提出了禾谷鐮孢菌推遲和減輕小麥的早期免疫反應(yīng)與寄主建立易感互作關(guān)系。研究結(jié)果為小麥抗赤霉病育種提供了新的理論依據(jù)和更多的抗病候選基因。
相關(guān)研究成果以Single-cell transcriptomic analysis highlights specific cell types manipulated by?Fusarium?head blight fungus leading to wheat susceptibility為題，發(fā)表在《發(fā)育細(xì)胞》（Developmental Cell）上。研究工作得到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)等的支持。
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單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析揭示小麥胚芽鞘細(xì)胞對(duì)禾谷鐮孢菌以及非寄主鐮孢菌侵染0至3天的差異應(yīng)答
本文鏈接：研究揭示小麥單細(xì)胞對(duì)鐮孢菌侵染進(jìn)程應(yīng)答全景圖http://www.sq15.cn/show-12-1665-0.html
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