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文章标题：Single-nucleus RNA and ATAC sequencing analyses provide molecular insights into early pod development of peanut fruit
中文标题：单核RNA和ATAC测序分析为花生果实的早期豆荚发育提供了分子见解
发表期刊：Plant Communications
发表时间：20240524
影响因子：9.4/Q1
研究背景
花生作为重要的油料和经济作物，其独特的地下荚果发育过程涉及复杂的分子机制，对产量影响重大。本研究旨在通过单细胞RNA测序和ATAC测序技术，探索花生早期荚果发育的分子基础，以期提高花生产量和质量。
研究方法
本研究采用单细胞RNA测序（snRNA-seq）和单细胞ATAC测序（snATAC-seq）技术，对花生早期荚果发育的三个阶段进行了深入分析。通过整合转录组数据和染色质可及性数据，识别了不同细胞类型的特异性基因表达和调控网络。生物信息学分析包括数据预处理、质量控制、细胞聚类、差异表达基因分析以及KEGG富集分析等，揭示了花生荚果发育过程中的关键基因和信号通路。
研究结果
1.豆荚发育三个阶段的细胞形态
花生地上开花后，受精的子房被推入地下形成果实。Aerpegs阶段，横径和种子大小显著，机械组织增强结构稳定性。随发育，细胞变化，胎盘明显，种子迅速生长，表皮细胞排列适应膨胀需求。
2.细胞簇的鉴定
通过snRNA-seq和UMAP分析，从49896个花生细胞中识别出21个细胞集群，揭示了关键基因表达模式，为理解花生荚果发育提供新视角。
3.果荚发育过程中细胞类型和细胞数量的表征
研究显示，果荚发育中细胞类型比例变化，特别是周皮细胞的增加。KEGG分析揭示表皮层、胚胎、分生组织及周皮和韧皮部细胞在代谢与蛋白合成中的关键作用。
4.花生表皮细胞发育中的分化轨迹
表皮细胞对适应新环境至关重要。伪时间分析显示，Subpeg和Exppod中周皮细胞富集，揭示了从表皮层到周皮的分化轨迹。
5.花生壳内薄壁细胞的分化轨迹
花生荚扩张始于壳内薄壁细胞发育，关键激素相关基因如IAA9、YAB5、AGL5和AGL1在其中起调控作用，影响豆荚生长。
6.在血管组织中特异性表达的引力相关基因
花生荚发育中，特定生长素和向重力相关基因在簇8表达，PHOT1也在此特异性表达，暗示光与重力响应在荚发育中的作用。
7.光相关基因表达的变化
光是花生荚发育的关键，PHOT1和SPA基因表达随发育变化，影响光响应和荚增大。HYH和UVR8基因可能涉及光信号和环境适应。
文章小结
本研究通过单细胞RNA测序和ATAC测序技术，深入解析了花生地下荚果发育的分子机制。研究发现了关键的细胞类型特异性基因表达模式，揭示了生长素、重力响应和光信号在荚果发育中的重要作用。创新点在于提供了首个花生单细胞水平的转录组和染色质可及性图谱，为理解花生地下荚果形成和发育提供了新的视角，并为未来提高花生产量和品质的分子育种提供了理论基础。对这种思路感兴趣的老师，欢迎联系小编！
