上海交大王旭课题组解析马铃薯匍匐茎发育机制

马铃薯（Solanum tuberosum L.）是一种富含淀粉的重要粮食作物，其茎分为地上茎和匍匐茎，其中地上茎负责直立生长和叶分化，而匍匐茎是形成块茎的特殊器官。因此匍匐茎分生能力的研究对改良马铃薯产量和品质非常重要。

近日，上海交通大学王旭团队在Plant Cell & Environment杂志发表了题为“Cell Fate Determination of the Potato Shoot Apex and Stolon Tips Revealed by Single-Cell Transcriptome Analysis”的研究论文。该研究对马铃薯匍匐茎茎尖和地上茎茎尖进行了单细胞转录组测序，并开展单细胞水平的比较分析，为马铃薯的分子改良提供了基因资源。

该研究利用单细胞测序对马铃薯的匍匐茎和地上茎进行了单细胞图谱的构建，共获得35,048个高质量的细胞，并可以分为23个细胞簇。根据标记基因的表达模式，这些细胞簇可以分为5种主要的细胞类型，包括表皮细胞、叶肉细胞、维管细胞、增殖细胞和分生细胞。通过对不同细胞类型的比较分析发现，叶肉细胞和表皮细胞是匍匐茎和地上茎的主要差异细胞类型，表现为细胞数量降低和组织特异性高表达基因减少。对激素相关通路基因的表达模式分析发现，生长素和赤霉素在这两种组织中具有显著差异。跨物种分析表明，匍匐茎与拟南芥根尖的相似度高于地上茎，匍匐茎具有更多同源的组织特异性表达基因。此外，对马铃薯和拟南芥的茎尖单细胞数据的整合分析显示，维管组织在物种间相对保守，其中木质部和伴胞的特异性表达基因高度重叠。本研究为马铃薯匍匐茎的发育机制研究提供了丰富的基因资源，有助于加速马铃薯块茎发育相关基础研究的进程。

上海交通大学博士研究生郭超程为该论文的第一作者，王旭副教授和王玉东博士后为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和上海市现代种业协同创新中心项目的资助。

论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pce.15459

作者： 农业与生物学院 供稿单位： 农业与生物学院