——参与构建模式生物拟南芥全生命周期单细胞转录组图谱

  2025年4月11日，我校客座教授、“东林-华大生命科学联合研究中心”刘欢研究员团队，与武汉华大生命科学研究院、南方科技大学等单位合作，在顶级学术期刊（Cell）杂志在线发表题为“An Arabidopsis single-nucleus atlas decodes leaf senescence and nutrient allocation”的研究论文，构建了模式生物拟南芥全生命周期单细胞转录组图谱，并创新性地从单细胞水平上解析了叶片衰老进程，描绘了碳/氮的源库转运图景。

图片引自cell官网

叶片衰老是植物生长发育过程中非常重要的生理过程。植物启动衰老后，细胞内的同化物会被降解，其中的营养元素会从生成光合产物的源器官（叶片）转运到消耗光合产物的库器官（根，花和果实等），减少水分散失和营养消耗，将有限的资源分配到果实和种子，从而提高结实率和种子质量，保证了植物的繁殖和后代的生存。这一过程需要各种细胞类型的复杂的时空协调和关键功能基因的精确调控。在单细胞水平上追踪这些动态过程对于理解控制衰老和营养物质在不同器官间再分配的分子机制至关重要。

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 研究团队利用单细胞核转录组测序技术，构建了拟南芥全生命周期单细胞转录组图谱；开发了精准的植物衰老量化指标，实现了对叶片衰老状态的单细胞分辨率表征。揭示了碳氮转运在器官衰老过程中的关键作用，通过分析不同细胞类型中碳氮转运蛋白的时空表达模式，阐明了叶片衰老与碳氮循环之间的紧密联系。这一发现不仅增进了我们对植物营养分配策略的理解，还为优化作物养分利用效率、促进绿色农业发展提供了重要理论依据。该研究从单细胞层面系统解析了植物发育与环境适应的分子基础，为植物科学领域带来了新的研究范式和应用前景。

 共同通讯作者：刘欢，于2007年、2010年在东北林业大学获得本科和硕士学位。现任职华大万物科技有限公司总经理，华大生命科学研究院研究员，农业农村部农业基因组学重点实验室主任。于2019年受聘于东北林业大学客座教授，“东林-华大生命科学联合研究中心”研究员。

署名作者：张梦婷，东北林业大学2019级林学院学生。大四期间，以优异成绩通过“东林-华大生命科学联合研究中心”遴选，于2022年赴华大生命科学研究院进行联合培养，毕业后任职于华大万物科技有限公司并继续参与相关研究。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.03.024