5月12日，北京風(fēng)和日麗，萬物欣欣向榮。由北京博奧晶典生物技術(shù)有限公司主辦的“博奧晶典首屆動(dòng)植物單細(xì)胞時(shí)空技術(shù)高端應(yīng)用研討會(huì)”在北京北辰五洲皇冠國(guó)際酒店成功舉辦。

參會(huì)嘉賓合影

現(xiàn)場(chǎng)近 200 位動(dòng)植物領(lǐng)域單細(xì)胞及空間組學(xué)研究學(xué)者、師生親臨現(xiàn)場(chǎng)，座無虛席，共同探討單細(xì)胞時(shí)空組學(xué)技術(shù)在動(dòng)植物領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展。

開場(chǎng)致辭

會(huì)議伊始，科研合作服務(wù)中心主任李彥澤博士對(duì)參會(huì)來賓表示熱烈歡迎，回顧了時(shí)空組學(xué)技術(shù)在動(dòng)植物領(lǐng)域的里程碑事件，并預(yù)祝首屆動(dòng)植物單細(xì)胞時(shí)空技術(shù)高端應(yīng)用研討會(huì)圓滿召開。

大會(huì)報(bào)告精彩回顧

本屆會(huì)議邀請(qǐng) 8 位動(dòng)植物單細(xì)胞領(lǐng)域權(quán)威專家，圍繞細(xì)胞共生與分化、發(fā)育及代謝調(diào)控、抗病抗逆機(jī)制研究等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了分享和深度探討，現(xiàn)場(chǎng)氣氛熱烈。

本屆大會(huì)首先由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王濤教授課題組的董江麗教授帶來題為“根瘤單細(xì)胞測(cè)序揭示共生固氮新機(jī)制”的報(bào)告。氮素是植物生長(zhǎng)發(fā)育必須的大量營(yíng)養(yǎng)元素，生物固氮是自然界生物可用氮的最大天然來源。豆科植物與根瘤菌可以相互作用形成共生根瘤。然而，根瘤細(xì)胞的分化和聯(lián)系在很大程度上仍然是未知的。董教授介紹了團(tuán)隊(duì)與博奧晶典共同建立了一個(gè)改良的根瘤原生質(zhì)體制備方案，攻克了制備根瘤單細(xì)胞原生質(zhì)體懸液的技術(shù)難關(guān)。通過對(duì)蒺藜苜蓿（Medicago truncatula）接種根瘤菌 14 天生長(zhǎng)的根瘤進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，揭示了成熟的不定型根瘤中不同轉(zhuǎn)錄表達(dá)模式的細(xì)胞類群，以及共生細(xì)胞類型和非共生細(xì)胞類型的擬時(shí)序分析和生物學(xué)功能，發(fā)現(xiàn)了共生固氮新機(jī)制：固氮細(xì)胞將氮同化為谷氨酰胺，非固氮細(xì)胞將谷氨酰胺轉(zhuǎn)化為天冬酰胺供植物生長(zhǎng)。王教授團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果為研究根瘤器官形成和共生固氮的機(jī)制提供了重要資源。

中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所高飛研究員帶來了題為“Integration of single-cell transcriptome and chromatin accessibility of early gonads development among goats, pigs, macaques, and humans”的專題報(bào)告。哺乳動(dòng)物的早期性腺包含原始生殖細(xì)胞（PGCs）和體細(xì)胞前體，它們對(duì)性別決定和配子形成至關(guān)重要。高飛研究員的團(tuán)隊(duì)圍繞 PGCs，解釋了如何用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組技術(shù)來分析進(jìn)化過程中物種的保守性和差異性問題。該研究通過單細(xì)胞層面的轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可及性分析，揭示了山羊、豬、獼猴和人類早期生殖腺中 PGCs 和體細(xì)胞的調(diào)控特征；確定了進(jìn)化保守和物種特定的事件，包括基因表達(dá)、信號(hào)通路和細(xì)胞-細(xì)胞相互作用，并發(fā)現(xiàn)了潛在的順式調(diào)控元件和關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。

中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所的王曉武研究員以“單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示大白菜葉細(xì)胞的分化”為主題，介紹了使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)探索大白菜葉片單細(xì)胞的異質(zhì)性的研究過程，在單細(xì)胞水平探索葉片柵欄組織和海綿組織細(xì)胞之間的分化，并確定其關(guān)鍵的調(diào)控基因，對(duì)于揭示白菜類蔬菜作物葉片發(fā)育和葉球形成的機(jī)制是十分重要的。該研究使用蓮座期大白菜的幼葉（n=3）進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，構(gòu)建了白菜蓮座期幼嫩葉片的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜。研究不僅成功區(qū)分了葉肉細(xì)胞中的柵欄細(xì)胞和海綿細(xì)胞，還發(fā)現(xiàn)了柵欄細(xì)胞是光合作用的主要細(xì)胞，海綿細(xì)胞主要是為柵欄細(xì)胞的光合作用提供支撐作用。他們還發(fā)現(xiàn)表皮細(xì)胞中背腹性基因表現(xiàn)出互斥的表達(dá)模式，在對(duì)白菜葉片維管系統(tǒng)不同細(xì)胞進(jìn)行了詳細(xì)的分類的同時(shí)解析了維管系統(tǒng)的發(fā)育路徑口。研究表明單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組有助于理解和深入解析重要性狀基因功能。

福建農(nóng)林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的秦源教授作了題為“基于單細(xì)胞測(cè)序的植物大孢子母細(xì)胞發(fā)育機(jī)理研究”的專題報(bào)告。植物通過有性生殖產(chǎn)生種子，而雌雄配子體發(fā)生和發(fā)育是高等植物進(jìn)行有性生殖的一個(gè)關(guān)鍵先決條件。雌配子體發(fā)育包括大孢子發(fā)生和雌配子體發(fā)生兩個(gè)階段，相對(duì)雄配子體而言，雌配子體數(shù)量較少、體積小且深埋于母體組織之中，一直是植物生殖發(fā)育領(lǐng)域重要科學(xué)問題研究的難點(diǎn)之一。通過單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)，秦教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了 BZR1 是油菜素內(nèi)酯（BR）信號(hào)通路中的一種必需轉(zhuǎn)錄因子，BR 缺陷突變體和 BR 受體突變體會(huì)產(chǎn)生多個(gè)大孢子母細(xì)胞（MMC）；WRKY23?是 BZR1 轉(zhuǎn)錄因子家族的直接靶點(diǎn)，在 MMC 周圍的體細(xì)胞中特異表達(dá)，并參與抑制這些細(xì)胞獲得類 MMC 的特性，表明?WRKY23?是抑制 MMC 周圍細(xì)胞向生殖細(xì)胞轉(zhuǎn)化的重要因子，闡明了孢子體胚珠原基細(xì)胞中產(chǎn)生的 BR 信號(hào)提供位置信息調(diào)控大孢子母細(xì)胞特化的分子機(jī)制，揭示了精確調(diào)控大孢子母細(xì)胞特化的分子機(jī)制。

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所錢文峰研究員作了題為“Patterns and evolutionary mechanisms of subgenome expression differentiation in the common wheat”的報(bào)告。普通小麥?zhǔn)鞘澜缟戏N植面積最廣的糧食作物，也是典型的異源六倍體（BBAADD），亞基因組編碼 RNA 表達(dá)情況對(duì)多倍體小麥基因組可塑性具有重要貢獻(xiàn)。通過對(duì)三葉期的普通小麥、黑麥、四倍體小麥原生質(zhì)體進(jìn)行單細(xì)胞測(cè)序，錢文峰研究員團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了普通小麥以及相關(guān)物種的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，分析發(fā)現(xiàn)小麥中單個(gè)基因的表達(dá)由細(xì)胞類型和亞基因組共同決定，并且基因表達(dá)的命運(yùn)變化主要發(fā)生在六倍體化之前，這對(duì)于理解六倍體小麥的基因表達(dá)形式進(jìn)化方式具有重要意義。

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所任勃研究員的報(bào)告主題是“A high-resolution transcriptomic atlas depicting nitrogen fixation and nodule development in soybean”。該研究利用單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)繪制了高分辨率大豆根瘤發(fā)育和共生固氮的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，鑒定出六種大豆根瘤特有的細(xì)胞類型。研究還發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)脲類化合物相關(guān)基因在大豆根瘤中唯一表達(dá)，而細(xì)胞分裂素信號(hào)在確定結(jié)節(jié)的固氮機(jī)制中起著基礎(chǔ)作用。該研究不僅對(duì)于深入解析大豆固氮機(jī)制具有深刻的指導(dǎo)意義，而且在提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和保護(hù)生態(tài)環(huán)境方面也具有重要的科學(xué)價(jià)值。

中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所的李響研究員以“單細(xì)胞多組學(xué)推動(dòng) C4 光合演化的理論創(chuàng)新”為主題，介紹了使用單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)剖析莎草科 C4 形成的遺傳及分子機(jī)制的研究思路。光合作用可為整個(gè)生物圈提供有機(jī)物和氧氣，其中暗反應(yīng)與植株的生物量及產(chǎn)量直接相關(guān)。由于暗反應(yīng)的 C4 途徑較 C3 途徑有更高的效率，所以研究 C4 途徑的進(jìn)化及發(fā)生機(jī)制是生物學(xué)、農(nóng)學(xué)和生態(tài)修復(fù)等領(lǐng)域的重大課題。李響研究員的團(tuán)隊(duì)研究剖析了植物各個(gè)科屬 C4 光合趨同進(jìn)化的遺傳及分子機(jī)制，解析了環(huán)境脅迫、遺傳變異與光合途徑轉(zhuǎn)化之間的關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)各物種的 C4 改造，有助于推動(dòng)下一次農(nóng)業(yè)革命及碳中和生態(tài)修復(fù)。在報(bào)告的最后，李響研究員還針對(duì)團(tuán)隊(duì)新開發(fā)的單細(xì)胞三維基因組學(xué)技術(shù)和空間三維基因組學(xué)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。

會(huì)議最后，由博奧晶典科研服務(wù)合作中心的閆素麗博士帶來了單細(xì)胞時(shí)空組學(xué)在動(dòng)植物領(lǐng)域研究中的應(yīng)用分享。報(bào)告包括動(dòng)植物組織發(fā)育分化、植物抗病抗逆機(jī)制、營(yíng)養(yǎng)代謝調(diào)控等方面的最新研究進(jìn)展和分析思路，以及植物樣本原生質(zhì)體制備、動(dòng)物組織提核等重難點(diǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。閆素麗博士在報(bào)告中提到，通過單細(xì)胞全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組、空間代謝等多組學(xué)解決方案，可以在動(dòng)植物樣本中挖掘更多更深層次的信息，發(fā)現(xiàn)在脅迫環(huán)境或生長(zhǎng)發(fā)育不同階段的代謝物分布、藥用植物中有效成分的積累情況等，可能給農(nóng)學(xué)領(lǐng)域研究帶來新的突破。

生物信息數(shù)據(jù)分析培訓(xùn)班是博奧晶典歷次單細(xì)胞與空間組學(xué)研討會(huì)的“拿手好菜”，旨在結(jié)合公司在開展實(shí)際項(xiàng)目過程中總結(jié)的分析經(jīng)驗(yàn)，為領(lǐng)域內(nèi)的研究人員提供數(shù)據(jù)處理時(shí)遇到的問題和解決方案，與參會(huì)者探討單細(xì)胞與空間組學(xué)文章的分析思路。晚間時(shí)分，由博奧晶典科研服務(wù)合作中心秦星博士為參會(huì)者帶來了以“動(dòng)植物單細(xì)胞空間數(shù)據(jù)分析”為主題的培訓(xùn)，秦博士介紹了單細(xì)胞與空間組學(xué)在數(shù)據(jù)質(zhì)控、過濾、聚類分群、細(xì)胞類型鑒定、差異基因分析以及動(dòng)植物領(lǐng)域常用到的擬時(shí)序分析、細(xì)胞速率分析、轉(zhuǎn)錄因子分析和單細(xì)胞與空間組學(xué)聯(lián)合分析等的原理和應(yīng)用，結(jié)合具體的案例與參會(huì)者討論了分析中的棘手問題和解決方案，總結(jié)了動(dòng)植物單細(xì)胞文章的結(jié)構(gòu)框架和研究思路。

至此，博奧晶典首屆動(dòng)植物單細(xì)胞時(shí)空技術(shù)高端應(yīng)用研討會(huì)圓滿落幕，期待與各位老師后續(xù)建立科研友誼并形成豐碩的科研成果，希望每一位參會(huì)嘉賓都有所收獲，期待下一屆研討會(huì)博奧晶典與您再相見！