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，在顶级学术期刊细胞（Cell）杂志在线发表了题为An Arabidopsis single-nucleus atlas decodes leaf senescence and nutrient allocation的研究论文。该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。研究还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，揭示了碳氮转运在器官衰老过程中的关键作用。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。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.03.024
