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近日，中國農業科學院作物科學研究所大豆優異基因資源發掘與創新利用創新團隊與國內高校合作，首次在單細胞水平解析了大豆根瘤成熟過程中基因表達的動態變化，并在未成熟的根瘤侵染細胞中成功鑒定到了一組參與根瘤成熟和根瘤固氮的細胞亞型。相關研究成果發表在《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氣供宿主植物利用。根瘤組織較其他組織更為復雜，因此，從細胞類型層面解析根瘤基因的時空活動具有一定的難度。

該研究成功揭示了大豆根瘤組織單個細胞的基因結構和基因表達狀態，構建了大豆根瘤的單細胞轉錄圖譜。研究人員不僅成功鑒定出了根瘤菌侵染細胞和非侵染細胞中基因的差異特征，同時揭示了大豆根瘤不同類型細胞在發育和功能上時空分化過程，并在根瘤菌侵染細胞中成功鑒定出了一組參與根瘤成熟以及根瘤固氮的過度細胞亞型。該研究為大豆共生固氮的機理解析以及大豆結瘤固氮效率的改良提供了新的研究思路和重要的數據資源。

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