首次揭示单细胞水平大豆根瘤基因表达的动态特征

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近日，中国农业科学院作物科学研究所大豆优异基因资源发掘与创新利用创新团队与国内高校合作，首次在单细胞水平解析了大豆根瘤成熟过程中基因表达的动态变化，并在未成熟的根瘤侵染细胞中成功鉴定到了一组参与根瘤成熟和根瘤固氮的细胞亚型。相关研究成果发表在《自然植物》（Nature Plants）上。

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豆科植物与根瘤菌共生互作形成根瘤组织，可以固定大气中的氮气供宿主植物利用。根瘤组织较其他组织更为复杂，因此，从细胞类型层面解析根瘤基因的时空活动具有一定的难度。

该研究成功揭示了大豆根瘤组织单个细胞的基因结构和基因表达状态，构建了大豆根瘤的单细胞转录图谱。研究人员不仅成功鉴定出了根瘤菌侵染细胞和非侵染细胞中基因的差异特征，同时揭示了大豆根瘤不同类型细胞在发育和功能上时空分化过程，并在根瘤菌侵染细胞中成功鉴定出了一组参与根瘤成熟以及根瘤固氮的过度细胞亚型。

该研究为大豆共生固氮的机理解析以及大豆结瘤固氮效率的改良提供了新的研究思路和重要的数据资源。研究得到中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。