一
研究背景
植物转录组不仅加深了我们对植物生长发育、逆境适应等基本生命过程的理解，也为改良作物品种提供了新的思路和技术支持。随着技术的不断进步和完善，未来植物领域还将取得更多突破性的成果。
（1）植物生长发育和代谢调控：转录组分析能够揭示植物在不同发育阶段和环境压力下的基因表达动态变化，进而研究植物生长发育和代谢调控的分子机制。例如，通过分析花粉管发育过程中的转录组表达，可以揭示调控花粉管生长发育的分子调控机制。
（2）植物抗逆反应基因和分子机制：植物转录组学方法被证明是研究植物抗逆反应基因和分子机制的有效方法。通过对植物在条件胁迫下的转录组表达进行分析，可以筛选出大量的胁迫响应基因，并通过特定的生物信息学技术确定这些基因的功能。
（3）植物基因组倍性变化和适应性进化：转录组学技术也被用于研究植物基因组倍性变化和适应性进化。例如，通过整合高质量的基因组、转录组和群体基因组数据，分析了红树植物杯萼海桑所在支系的基因组进化轨迹，并提出了多倍化－重二倍化过程的框架模型，揭示全球气候变化背景下的植物基因组倍性变化和适应性进化机制。
（4）单细胞转录组学：单细胞转录组技术已成为植物生物学中的强大工具，为单个细胞水平的基因表达提供高分辨率的见解。这项技术在植物发育和植物生物技术研究中具有巨大的潜力。
（5）转录组学技术的应用：转录组学技术在植物系统学中的应用也在不断扩展，它能够从整体水平上反映细胞或者组织中基因的表达情况及其调控规律，为植物系统学的研究提供了新的视角和工具。
综上所述，植物转录组分析的研究背景广泛，涉及植物生长发育、逆境响应、基因组进化、单细胞和空间转录组学等多个领域，这些研究不仅增进了我们对植物生物学的理解，也为农业生物技术的发展提供了重要的分子工具。
二
应用场景
（1）农业可持续发展：通过转录组分析，可以更好地理解植物对环境胁迫的响应机制，从而培育出更耐旱、耐盐碱或抗病的作物品种，提高农业生产效率和可持续性。
（2）食品安全与营养：研究植物在不同条件下的基因表达变化，有助于优化栽培管理措施，提高作物的营养价值和口感，满足人们对健康食品的需求。
（3）生物能源与工业原料：通过转录组分析，可以发现与生物质生产相关的基因，为开发新型生物能源和工业原料提供科学依据。
（4）生态保护与物种多样性：转录组分析可以帮助研究人员了解野生植物种群的遗传多样性和适应性，为生态保护和物种多样性保护提供科学支持。
三
植物转录组分析流程
四
植物转录组经典案例
拟南芥lncRNA转录组助力揭示叶绿体转录-翻译新机制
英文标题：AtNusG, a chloroplast nucleoid protein of bacterial origin linking chloroplast transcriptional and translational machineries, is required for proper chloroplast gene expression in Arabidopsis thaliana
发表期刊：Nucleic Acids Research
技术策略：RNA-Seq
客户单位：上海师范大学
影响因子：16.6
物种样本：拟南芥
图1 技术路线
在大肠杆菌中，转录-翻译耦合是由 NusG 介导的。虽然叶绿体是内共生原核生物的后代，但叶绿体中这种耦合的机制仍不清楚。在这里，我们报告了叶绿体中通过 AtNusG 实现转录-翻译耦合的情况。AtNusG 定位于叶绿体核仁中，通过与叶绿体 PEP 复合物的重要成分 PAP9 相互作用，与叶绿体 PEP 复合物密切相关。它还与叶绿体核糖体结合，并与它们的两个成分 PRPS5（uS5c）和 PRPS10（uS10c）相互作用。这些数据表明，叶绿体中的转录和翻译机制是耦合的。在atnusg突变体中，叶绿体编码的光合基因转录本（如psbA、psbB、psbC和psbD）的积累没有明显变化，但其蛋白质的积累明显减少。叶绿体多聚体分析表明，这些蛋白质的减少是由于在该突变体中它们的翻译效率降低，从而导致光合效率降低和对冷胁迫的敏感性增强。这些数据表明，叶绿体中 AtNusG 介导的转录和翻译之间的耦合确保了植物生长光合能力的快速建立和对环境变化的响应。因此，研究揭示了叶绿体与大肠杆菌之间转录-翻译耦合的保守机制，这或许代表了叶绿体基因表达的调控机制。这项研究为深入了解高等植物叶绿体基因表达的内在机制提供了启示。
基于转录组揭示嫁接诱导瓜茄中镉含量降低的潜在机制
英文标题：Decreased cadmium content in Solanum melongena induced by grafting was related to glucosinolates synthesis
发表期刊：Science of the Total Environment
技术策略：RNA-Seq、靶向氨基酸代谢组
客户单位：沈阳大学
影响因子：8.2
物种样本：茄子（紫丽人，托鲁巴姆）
图2 技术路线
嫁接是减少作物镉积累的一种有效园艺方法。然而，嫁接导致接穗中镉含量下降的机理仍不清楚。研究评估了嫁接对瓜果质量、产量和镉含量的影响，并探讨了嫁接降低接穗镉含量的潜在机制。在低镉污染土壤中，与未嫁接植株（UG）和自嫁接植株（SG）相比，间嫁接植株（EG）的果实产量增加了 38%，果实质量未受明显影响。在EG中，总S和Cd含量的降低与有机酸和硫醇化合物无关。EG叶片和果实中总S和Cd含量的降低与葡萄糖苷酸盐（GSL）的合成和运输密切相关。叶片中编码 GSL 合成的基因，如碱性螺旋-环-螺旋、髓鞘蛋白、乙酰-CoA、细胞色素 P450 和谷胱甘肽 S-转移酶，均显著下调。在EG叶片中，参与 GSL 合成的八种氨基酸中有五种的含量明显下降（P < 0.05）。值得注意的是，EG茎、叶和果实中的GSL总量与总S和Cd呈显著线性相关。总之，嫁接导致接穗中总S和Cd含量的减少与GSL密切相关。研究结果为安全利用受镉污染的土壤、探索镉在植物体内的长距离迁移以及培育低镉积累作物提供了理论依据。
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END
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