研究提出植物单细胞制备新方法
2025/12/15
高通量单细胞转录组测序技术(scRNA-seq)用于植物与农学研究时,单细胞制备存在技术挑战。近日,中国科学院分子植物科学卓越创新中心等通过底层技术创新,开发了新的植物单细胞制备方法FX-Cell。该方法提升了单细胞制备效率,实现了难以酶解植物组织、农田及冻存样品的scRNA-seq,为加速植物细胞单细胞图谱绘制提供了技术支撑。
研究团队改进了现有的原生质体制备方法。团队发现,提高酶解温度可以提高酶解效率。为避免高温酶解过程中带来的转录组变化,团队开发了组织固定方法——在酶解前,将新鲜的植物样品在Farmer溶液中进行固定。为避免高温酶解时细胞中mRNA的降解,团队进一步利用基于GMP Sepharose/Agarose柱的亲和纯化方法,去除了细胞壁酶解液中的RNase。团队还发现,在原生质体制备过程中添加tRNA和tri-GMP等RNase抑制剂可以保护mRNA,提高其稳定性,从而提高单个细胞的基因捕获数量。
水稻和拟南芥根尖的测试显示,FX-Cell具有可重复性高、单个细胞基因捕获数量与常规scRNA-seq持平且优于snRNA-seq的优点。植物组织在酶解前就已固定,因此在所获的单细胞图谱中,原生质体化带来的转录组改变被基本消除。
在上述工作的基础上,团队发现植物样品具有良好的耐受性,并开发了FX-Cell衍生技术——FXcryo-Cell和cryoFX-Cell。FXcryo-Cell是将固定好的样品储存在-80°C后再进行高温酶解;cryoFX-Cell是将样品冻于液氮或储存在-80°C后,再进行固定和高温酶解。以水稻根尖为例,FXcryo-Cell与cryoFX-Cell所获得的单细胞图谱质量与FX-Cell相当。
实例证明FXcryo-Cell与cryoFX-Cell技术具有广阔的应用前景,可以高质量地完成难以酶解组织、农田样品和扰动样品的scRNA-seq。
相关研究成果在线发表在《自然-方法》(Nature Methods)上。研究工作得到农业生物育种重大项目、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项(B类)等的支持。
FX-Cell及其衍生技术流程
FX-Cell及其衍生技术的应用
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