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近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所大豆優(yōu)異基因資源發(fā)掘與創(chuàng)新利用創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)與國(guó)內(nèi)高校合作，首次在單細(xì)胞水平解析了大豆根瘤成熟過(guò)程中基因表達(dá)的動(dòng)態(tài)變化，并在未成熟的根瘤侵染細(xì)胞中成功鑒定到了一組參與根瘤成熟和根瘤固氮的細(xì)胞亞型。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然植物》(Nature Plants)上。

豆科植物與根瘤菌共生互作形成根瘤組織，可以固定大氣中的氮?dú)夤┧拗髦参锢谩８鼋M織較其他組織更為復(fù)雜，因此，從細(xì)胞類型層面解析根瘤基因的時(shí)空活動(dòng)具有一定的難度。

該研究成功揭示了大豆根瘤組織單個(gè)細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，構(gòu)建了大豆根瘤的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜。研究人員不僅成功鑒定出了根瘤菌侵染細(xì)胞和非侵染細(xì)胞中基因的差異特征，同時(shí)揭示了大豆根瘤不同類型細(xì)胞在發(fā)育和功能上時(shí)空分化過(guò)程，并在根瘤菌侵染細(xì)胞中成功鑒定出了一組參與根瘤成熟以及根瘤固氮的過(guò)度細(xì)胞亞型。該研究為大豆共生固氮的機(jī)理解析以及大豆結(jié)瘤固氮效率的改良提供了新的研究思路和重要的數(shù)據(jù)資源。

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