Plant Cell | 嘿！新根产生的信号如何改变基因表达？

Gala等人利用单细胞RNA测序揭露侧根发生的分子信息。

研究背景：根可以把植物固定在某一位置，并且能够吸收足够的水和营养物质。很多植物都是直根系，这样单独的长的主根生长进入土壤，侧根在主根的旁边产生。植物利用这些侧根来更好地探索周围的土壤。良好的根型可以影响植物健康的很多方面；事实上，侧根的数量、分布和空间利用在逆境环境下都可以决定植物的生死。侧根的形成需要标记和重新编码一些细胞来获得形成一个新器官的潜力。目前研究中的困难是侧根生长的最早阶段只有很少数量的细胞参与。

核心问题：最近的技术使分析特定细胞内表达的基因特性成为可能。我们运用这种方法来捕获在侧根生长的最早阶段的分子改变，同时用新的工具来检测我们的实验是否可行。

研究发现：我们利用单细胞RNA测序并结合发育时序，分析即将发育成新的侧根细胞中的基因表达。我们发现基因表达控制细胞分裂，基因组的结构和其他的细胞中基因表达增加，并且这些基因表达需要生长素。如果即将发育成新的侧根细胞中这些基因表达减少，将改变根的结构。我们也发现在侧根发生细胞的周围其它细胞的基因表达也会改变。细胞中的这种协调可能调控新根细胞数量，并且能合理利用空间让在它向土壤生长。

研究展望：这个研究建立了侧根生长调节因子的知识库，并为研究新特性鉴定了一系列基因和手段。该研究还指出不同类型细胞之间协调的关键作用，这是未来研究的另一个方向。

Hardik P. Gala, Amy Lanctot, Ken Jean-Baptiste, Sarah Guiziou, Jonah C. Chu, Joseph E. Zemke, Wesley George, Christine Queitsch, Josh T. Cuperus, Jennifer L. Nemhauser (2021). A single cell view of the transcriptome during lateral root initiation in Arabidopsis thaliana. Plant Cell.