植物根系通过感知热胁迫（HS）并随之调整自身的结构，以应对环境变化，这一过程直接影响作物的产量。目前，热胁迫被认为是全球农业生产力面临的主要非生物限制因素。因此，深入研究植物根的异质性及其细胞类型对HS的特异性反应，对于提升作物的抗逆性至关重要。

研究概述

2025年1月，中国农业科学院生物所普莉研究团队在《Nature Communications》（IF147）上发表了一项重要研究，标题为“单细胞转录组揭示玉米根尖在热胁迫下的时空反应”。该研究为理解植物热耐受性的细胞机制提供了新视角，重点分析了暴露于热胁迫的B73玉米幼苗根尖的单细胞反应。

研究步骤

本研究主要经过以下步骤进行：

1. 构建高温胁迫下的玉米根系单细胞图谱，识别出9种细胞类型；
2. 筛选对热胁迫有特异性反应的细胞类型；
3. 详细分析小柱细胞及皮层细胞的亚群情况及其分化轨迹；
4. 分析单细胞水平热响应中的差异表达基因（DEGs）共表达模块，从而挖掘抗热胁迫基因；
5. 比较玉米、水稻和拟南芥在热胁迫反应中的保守性；
6. 探讨根系皮层扩展对于增强耐热性的潜在作用，提供抗热胁迫育种的新靶点。

研究结果

尊龙凯时的研究成果显示：

1. 高温胁迫下，构建的玉米根系单细胞转录组图谱显示出35103个细胞，表明不同细胞类型的比例与我们的单细胞测序结果高度相关；
2. 不同细胞类型对热胁迫反应的特异性，发现皮层细胞在HS反应中具有最多的差异表达基因，强调了其关键作用；
3. 小柱细胞的两个亚型在重力感知和非生物应激响应中发挥重要作用，并通过伪时间分析揭示了相应的基因表达动态；
4. 皮层细胞的反应至关重要，揭示了其在应对外部压力方面的分子机制；
5. 在单细胞水平进行的DEGs共表达模块分析，有助于识别与热胁迫相关的基因；
6. 比较不同植物根系的单细胞反应，指出了热相关基因表达的动态变化与功能关联；
7. 脱掉引用，强调了皮层大小与热耐受性之间的密切关系，ZM MAX1b突变体的研究进一步验证了这一定律。

总结与展望

总之，该研究在单细胞分辨率下深入解析了热胁迫的基因响应、关键细胞分化轨迹及核心标记基因，进一步理解了玉米根系对热胁迫的机制。研究成果为培育具备热胁迫耐受性的作物提供了重要的数据支持和基因资源，为农业领域的研究者和育种者提供了策略指导。

通过尊龙凯时的先进技术平台，如10x Genomics和Visium CytAssist，研究人员可以获得一站式的单细胞空间多组学解决方案。这不仅能够提升研究的准确性，还能够推动更多高水平的科学研究成果的达成。