種業(yè)是糧食安全的命脈。4 月1日至4日，2023中國種子大會暨南繁硅谷論壇在海南三亞舉行。大會以“中國種業(yè)振興·南繁硅谷崛起”為主題，搭平臺、展成果、聚智慧、引發(fā)展。151位來自海內(nèi)外的院士、產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家、研究員、青年科研工作者等齊聚現(xiàn)場，共同探討我國種業(yè)新發(fā)展和新未來。

三亞華大生命科學(xué)研究院院長岳震受邀參會，并就“揭榜攻關(guān)水稻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)——時空組學(xué)助力水稻全生命周期發(fā)育圖譜構(gòu)建”作專題報告。

種業(yè)是農(nóng)業(yè)的“芯片”，新時代的糧食安全發(fā)生了重大需求變化。面對新形勢，種業(yè)發(fā)展亟需對育種瓶頸問題開展突破性攻關(guān)。作為當(dāng)下炙手可熱的前沿技術(shù)，時空組學(xué)技術(shù)將成為攻關(guān)水稻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的關(guān)鍵。

本次大會上，三亞華大生命科學(xué)研究院院長岳震對時空組學(xué)如何助力種業(yè)發(fā)展做了主題分享，在“揭榜攻關(guān)水稻產(chǎn)業(yè)化發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)——時空組學(xué)助力水稻全生命周期發(fā)育圖譜構(gòu)建”報告中，他指出了植物單細(xì)胞/時空轉(zhuǎn)錄組研究在實驗過程、數(shù)據(jù)分析中存在的難點，以及構(gòu)建細(xì)胞圖譜、性狀發(fā)生機制、發(fā)育和分化研究等亟待解決的科學(xué)問題，同時分享了華大自主研發(fā)的時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq有望為解決這些問題帶來的突破。

Stereo-seq是一項基于DNA納米球測序芯片自主研發(fā)的可實現(xiàn)超高通量、超高精度的全景式時空轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，它將認(rèn)識生命空間的分辨率提高到了500 nm的亞細(xì)胞層級，相比國際同類技術(shù)分辨率提升了40,000倍，其在植物發(fā)育研究中具有巨大潛力。

2022年5月，研究人員利用Stereo-seq進行模式植物擬南芥的葉片研究，對擬南芥葉片的上、下表皮細(xì)胞、柵欄細(xì)胞、海綿細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組特征進行了詳細(xì)解析，攻克了長期以來研究人員無法對葉片中高度相似細(xì)胞類型的分子特征進行有效解析的難題。

除了在植物發(fā)育研究中的潛力，Stereo-seq也已被成功應(yīng)用到動物胚胎發(fā)育、腦科學(xué)、腫瘤等多個不同領(lǐng)域，相關(guān)成果已收獲CNS大滿貫。

水稻作為最重要的糧食作物之一，可以滿足全世界近1/2人口的糧食需求。時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq在擬南芥等植物發(fā)育研究中的突破，使得科研工作者能夠?qū)⑵淅玫剿狙芯恐?，解析水稻關(guān)鍵發(fā)育過程細(xì)胞命運決定機制及分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為水稻精準(zhǔn)育種提供擴大的基因池，從而繪制水稻全生育期多器官的單細(xì)胞基因表達(dá)時空圖譜。

關(guān)于“水稻單細(xì)胞時空組學(xué)研究”

2022年，為加強種子科技關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，研究解決種子產(chǎn)業(yè)鏈“卡脖子”技術(shù)和企業(yè)依靠自身力量難以解決的關(guān)鍵核心技術(shù)，海南省崖州灣種子實驗室與三亞華大生命科學(xué)研究院進行合作，資助科研機構(gòu)開展技術(shù)攻關(guān)。雙方針對企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心技術(shù)開展調(diào)研，凝練形成了“揭榜掛帥”重大技術(shù)需求（難題）榜單。

“水稻單細(xì)胞時空組學(xué)研究”作為榜單項目，由海南省崖州灣種子實驗室執(zhí)行主任陳凡教授掛帥，海內(nèi)外12個優(yōu)秀科研團隊共同參與合作，目標(biāo)是利用時空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq等，首次繪制水稻全生育期多器官的單細(xì)胞基因表達(dá)時空圖譜，結(jié)合多組學(xué)研究手段，打造植物研究新范式，助力種業(yè)創(chuàng)新。