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近日，浙江農(nóng)林大學(xué)森林食物資源挖掘與利用全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室山核桃團(tuán)隊(duì)在《植物科學(xué)趨勢(shì)》發(fā)表研究論文。文章系統(tǒng)闡述了單細(xì)胞/單核RNA測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)在解析植物細(xì)胞類(lèi)型特異性脅迫響應(yīng)機(jī)制方面的最新進(jìn)展，為培育適應(yīng)氣候變化的新型農(nóng)林作物提供了重要理論基礎(chǔ)。

隨著全球氣候變化加劇，極端天氣事件頻發(fā)，農(nóng)林作物面臨著日益嚴(yán)重的生物脅迫（病原體侵染）和非生物脅迫（高溫、干旱、鹽堿等）雙重挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序提供了不同環(huán)境脅迫下組織水平的平均化數(shù)據(jù)，掩蓋了個(gè)體細(xì)胞之間的差異性，因此深入理解細(xì)胞水平上的響應(yīng)變得愈發(fā)緊迫。針對(duì)上述科學(xué)問(wèn)題，研究團(tuán)隊(duì)指出單細(xì)胞技術(shù)可突破這一局限，得以解析細(xì)胞異質(zhì)性。該綜述評(píng)估了顯微操作、微流控、FACS/MACS分選及激光捕獲顯微切割等分離策略，并比較了原生質(zhì)體分離（scRNA-seq）與細(xì)胞核提取（snRNA-seq）技術(shù)，提出前者易激活非特異基因的表達(dá)變化，后者更適用于木質(zhì)化或脅迫處理樣品，原位檢測(cè)技術(shù)（MERFISH、Stereo-seq等）則保留組織微環(huán)境信息，可解析基因表達(dá)的空間梯度。

該成果論文匯總了近年來(lái)利用單細(xì)胞/單核RNA測(cè)序和空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)獲得的突破性發(fā)現(xiàn)，涵蓋擬南芥、水稻、小麥、玉米、番茄等12種重要作物和模式植物，涉及生物脅迫（細(xì)菌、真菌、病毒侵染）和非生物脅迫（高溫、干旱、鹽脅迫、營(yíng)養(yǎng)缺乏）兩大類(lèi)別。

研究表明，植物應(yīng)對(duì)脅迫時(shí)的細(xì)胞間相互作用并非獨(dú)立通路的簡(jiǎn)單疊加，而是重塑信號(hào)層級(jí)、改變細(xì)胞狀態(tài)軌跡，并在組織中重新分布空間響應(yīng)模式。植物免疫以“防御微域”（defensive microdomains）形式精準(zhǔn)啟動(dòng)，而非在組織中均勻部署。這些免疫響應(yīng)在空間上被限制在病原體鄰近區(qū)域，通過(guò)協(xié)調(diào)的細(xì)胞間信號(hào)在相鄰細(xì)胞中觸發(fā)分層激活，包括Ca2?、ROS和SA依賴(lài)的信號(hào)。與局部化的生物脅迫響應(yīng)不同，高溫、干旱等非生物脅迫往往影響整個(gè)器官，但單細(xì)胞研究揭示，即使在這種系統(tǒng)性脅迫下，不同細(xì)胞類(lèi)型仍展現(xiàn)獨(dú)特的適應(yīng)策略。

本研究通過(guò)構(gòu)建植物細(xì)胞級(jí)環(huán)境脅迫響應(yīng)圖譜，為突破傳統(tǒng)育種技術(shù)瓶頸、創(chuàng)制適應(yīng)氣候變化的新型高產(chǎn)抗逆農(nóng)林作物新種質(zhì)提供關(guān)鍵理論支撐和技術(shù)路徑，助力實(shí)現(xiàn)種業(yè)科技自立自強(qiáng)與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

該研究獲得國(guó)家自然科學(xué)基金林草聯(lián)合重點(diǎn)項(xiàng)目、浙江省杰青項(xiàng)目等多項(xiàng)基金資助。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.tplants.2026.03.003

https://news.sciencenet.cn/htmlnews/2026/4/563152.shtm《科技日?qǐng)?bào)》：2026.4.17