常见非模式植物细胞类型注释策略
在水稻胚芽发育图谱的研究中(Zhu et.al,2024),研究者基于前人研究的marker基因和PlantscRNAdb数据库信息进行细胞注释,明确了叶肉细胞、叶原基细胞等多种细胞类型。
图1 水稻胚芽细胞图谱[1]
STEP2:通过近源物种marker基因同源转化,获得部分marker基因。但对于有些物种而言,此环节可筛选的marker基因数量有限,仍需要做进一步筛选。例如,在毛竹根发育图谱构建的研究中(Cheng et.al, 2023),研究者利用拟南芥和水稻的根部marker基因进行同源转化和原位杂交验证,结果显示毛竹根的多数marker同源基因的转录水平与水稻和拟南芥中的不同,且由于许多同源基因表达水平较低,此方法可用信息有限。
STEP3:基于各cluster显著差异表达基因(DEGs)的功能,结合既往文献研究,再通过近源物种marker基因同源转化,确定部分细胞类型。此环节是既往单细胞研究较少的非模式生物筛选marker基因的重要手段。
STEP4:对于某些物种而言,基于基因表达维度得到的cluster分群需要按照生物学功能做进一步合并或细化。例如,在玉米根尖细胞类型的注释中(Cao et.al,2023),研究者将21个cluster进一步合并为根尖分生组织、根冠等7个大类。
图2 21个cluster依据生物学功能被划分为7个大类[3]
STEP5:对前期筛选到的重要marker基因,进行原位杂交、qPCR等验证,确定细胞类型鉴定的准确性。此环节也是单细胞转录组测序不同于bulk RNA-seq的关键验证环节。
图3 玉米根尖代表性marker基因验证[3]
格致博雅细胞类型常规注释方案
STEP2:基于文献或数据库,获得本物种或同源物种的特异性高表达的marker基因。
STEP3:若无可参考marker基因,则根据各细胞类群的DGEs列表,结合文献查阅,筛选marker基因。
STEP4:基于marker基因在各细胞类群中的表达情况,综合判断细胞类型。
常用植物单细胞注释数据库分享
Plant Single Cell Hub(http://jinlab.hzau.edu.cn/PsctH/)涵盖了拟南芥、玉米、水稻、花生、番茄5种植物的单细胞综合数据,其中所有marker基因都已被验证。
Single Cell Plant DataBase(https://biobigdata.nju.edu.cn/scplantdb/home)是一个收录了17个植物物种、259种细胞类型、229 551个细胞Marker基因信息的综合型单细胞转录组数据。同时,它还提供用了基于标记识别细胞类型的工具,并进行系统比较和功能注释。
PlantscRNAdb(http://ibi.zju.edu.cn/plantscrnadb/index.php)收录了15种植物的114 770个marker基因。
参考文献
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