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深圳新闻网2025年4月16日讯（深圳商报首席记者 吴吉 通讯员 付文卿）4月11日，南方科技大学生命科学学院讲席教授郭红卫课题组联合武汉华大生命科学研究院在顶级学术期刊《细胞》在线发表研究论文，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。
植物的衰老是一个高度有序的生物学过程，涉及多个细胞、组织和器官间的整体调控及营养物质的运输和再分配，对于植物的生长、繁殖及应对多变环境至关重要。在衰老过程中，植物通过降解叶绿体、蛋白质等大分子物质，将碳/氮等重要营养元素从源器官（叶）转运至库器官（根、花、果实和种子等）中，以维持植物的正常生长发育和繁殖过程。
植物衰老的起始和进程受到多种内外因素的调控，包括植物的生长阶段、植物激素和外界刺激等。在合适的时候启动衰老与植物对复杂环境的适应息息相关，适当延缓植物衰老可有效提高农作物产量和品质。尽管多个物种中已鉴定并解析了大量衰老相关基因，但植物如何整合发育阶段和环境信号以启动衰老，并通过多器官-多细胞类型协同调控衰老和营养转运，仍存在诸多未知。因此，深入解析植物衰老过程中的关键调控网络，挖掘重要的衰老相关基因资源，对于精准调控植物生长发育进程，提高农作物的产量和品质具有重要的理论价值和应用前景。
研究团队采用单核转录组测序技术对覆盖拟南芥整个生命周期的20个关键组织样品进行了测序分析，构建了超百万细胞核的高分辨率全图谱。通过整合已有遗传标记信息，对单个组织及跨多发育时期分析中鉴定到的539个细胞群进行了系统的注释，最终明确了38种细胞类型。此后，研究团队通过跨发育时期细胞类群及关键基因的表达变化分析，揭示了重要细胞类型的发育动态；通过对多器官中保守细胞类型的表达谱进行比较分析，构建了跨器官保守性和器官特异性的转录因子调控网络。这些高质量的单核转录图谱为后续研究提供了重要的基础和宝贵的资源。
研究团队成功在单细胞水平对叶片衰老状态进行了量化，并对衰老的起始和进程进行了划分。这些重要的成果将植物衰老研究提升到了单细胞水平，为后续从多维度解析衰老相关分子机制提供了强有力的理论支持。研究团队还系统性验证了叶片衰老调控网络。对衰老调控网络的解析将为衰老相关领域的研究提供重要的基因资源和研究思路。
营养的运输和分配是植物衰老过程中的重要环节，对于维持植物的正常生长发育和繁殖至关重要。基于拟南芥单细胞全图谱，研究团队通过对碳氮营养运输转运家族基因表达模式的分析，描绘了不同器官和细胞类型中碳/氮营养在源器官和库器官中的转运图景，并对关键转运蛋白进行了遗传和分子验证。
研究团队利用单核测序技术构建了覆盖拟南芥全生命周期的表达图谱，为植物功能研究提供了重要的转录组资源，同时创新性地将植物衰老研究提升到单细胞水平，为解析关键衰老调控网络和精准调控植物性状提供了重要的理论支持，也为单细胞测序在植物科学领域的研究提供了新的研究范式和应用前景。
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