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• 发布时间：2025-08-18 06:16
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【概要描述】

　　动物的衰老往往伴跟着重生，正在衰老的过程中，叶片并非简单地枯萎掉落，而是悄然进行一场资本大转移，将本人堆集的碳、氮等养分物质分化，转运给花朵、果实，以至根部，用“”本人，换来果实的健壮成长。动物细胞若何进行时空协调？哪些环节基因参取了调控？4月11日，一项颁发于《细胞》的最新研究为这些问题供给了谜底。来自武汉华大生命科学研究院、华大生命科学研究院基因组解析手艺全国沉点尝试室、南方科技大学等单元的研究人员，操纵单细胞组学手艺和时空组学手艺，建立了迄今为止动物取样阶段最全、数据量最大的单细胞图谱，了叶片衰老的环节机制。中国科学院院士朱玉贤评价道，该研究不只正在根本理论上深化了人们对动物衰老机制的理解，更为从模式动物向农做物的搭建了桥梁，其发生的数据和发觉无望正在将来的做物遗传改良中阐扬主要感化。叶片衰老间接影响动物的产量和养分操纵效率。正在农做物中，恰当延缓叶片衰老一般有帮于提高产量，但过度延迟则可能导致养分无法无效转运至籽粒，影响最终产量。因而，若何精准调控衰老历程，以正在产量取质量间取得均衡，一曲是育种学的一题。为了叶片的衰老过程，研究团队基于华大自从研发的单细胞组学手艺DNBelab C4和时空组学手艺Stereo-seq，获得了笼盖拟南芥各组织全生命周期环节阶段的共计20个组织样本的913，769个高质量单细胞核组，建立了迄今为止动物取样阶段最全、数据量最大的单细胞图谱（也包罗针对每个组织的单细胞图谱），并判定出38种细胞类型。“基于这一图谱，我们解析了衰老过程中的环节细胞类型和基因的动态变化，对动物叶片的衰老形态进行了精准量化。”论文第一做者、武汉华大生命科学研究院动物组学取农业使用专项科学家郭兴引见。他们筛选出了1856个焦点衰老相关基因和1875个年轻相关基因，立异性地提出了“衰老指数”（SAG-index）和“年轻指数”（YAG-index），通过度析分歧阶段叶片中的基因表达量差别，能够评估每个细胞的衰老程度，实现了对叶片衰老形态正在单细胞分辩率下的定量评估。研究团队发觉，即便正在仍为绿色的叶片中，暗示叶片的衰老历程可能早已悄悄启动。基于衰老指数和年轻指数，研究团队建立了叶片发育的共表达基因调控收集，筛选出若干环节节点基因，这些基因可能正在衰老过程中阐扬主要感化。这一立异性东西不只为深切解析动物衰老的机制供给了无力支持，还为监测和调控动物衰老历程斥地了新路子。“该研究所判定的很多环节基由于我们供给了潜正在的靶标。这些基因中有些可能正在水稻、小麦等做物中同样阐扬感化，将来若通过育种手段加以调控，无望培育出叶片衰老节律优化、养分再分派效率更高的做物新品种。”朱玉贤评价道。碳和氮是动物的主要养分，次要储存正在叶片、茎干、根系等组织中。那么，正在叶片衰老的过程中，碳、氮这些养分物质到底是若何运输和分派的？正在进一步的研究中，科研团队发觉，其养分物质的转移涉及一个复杂的碳氮“运输系统”。他们发觉一些环节的基因充任了“搬运工”的身份，好比糖转运卵白SWEET、SUC/STP家族中的基因担任将糖从叶片运输到花朵和果荚，或者参取糖的收受接管； 氨基酸转运卵白UmamiT、或将其收受接管到叶片中。风趣的是，动物其他的器官中，也表示出了雷同的碳氮分派机制。研究团队发觉，正在根、茎、花和果荚等器官中，特定的碳和氮转运卵白组合正在养分物质的运输、收受接管和沉分派中起着主要感化。这些研究成果了动物正在叶片衰老过程中若何高效转运碳、氮养分，为理解动物养分分派机制供给了主要的根本。一曲以来，叶片衰老的机制一曲是动物发育生物学的主要科学问题之一。叶片从翠绿转为枯黄的过程中，包含着复杂的时空调控收集和资本再分派机制，但受限于手艺手段，人们过去对这一过程的认识次要逗留正在动物器官层面。“该研究不只绘制了首张拟南芥单细胞全图谱，还将动物叶片衰老研究提拔到了单细胞精度。将来，跟着更多动物单细胞图谱的建立和多组学数据的融合，无望对动物叶片衰老构成愈加系统、切确的理解，并为做物育种和栽培办理供给理论支撑。”中国科学院动物科学杰出立异核心研究员王佳伟对该研究评价道。“该研究不只促进了我们对动物养分分派策略的理解，也为优化做物养分操纵效率、鞭策绿色农业成长供给了主要理论根据，从单细胞层面系统解析了动物发育取顺应机制，为动物科学范畴带来了新的研究范式和使用前景。”郭兴暗示。