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单细胞核转录组分析揭示油菜种皮分化过程和种子颜色差异原因
1
作者 巨建业 杨柳 +3 位作者 陈浩 康雷 夏石头 刘忠松 《作物学报》 北大核心 2025年第11期2860-2874,共15页
被子植物的种皮由多层结构和功能各异细胞组成,不同层细胞表达的基因及其表达特征尚不完全明确,并且这些具有特定功能的细胞层分化过程仍有待阐明。黄籽油菜比黑籽油菜种皮薄、无色素、木质素含量低,但是导致种皮差异的原因仍需进一步... 被子植物的种皮由多层结构和功能各异细胞组成,不同层细胞表达的基因及其表达特征尚不完全明确,并且这些具有特定功能的细胞层分化过程仍有待阐明。黄籽油菜比黑籽油菜种皮薄、无色素、木质素含量低,但是导致种皮差异的原因仍需进一步研究。本研究以甘蓝型黄籽油菜黄矮早和黑籽油菜中双11号为材料,取开花后25 d的种皮用单细胞核转录组测序技术绘制单细胞转录图谱,结合拟时序、基因表达差异、基因共表达网络和细胞通讯分析,解析种皮发育分化过程和种子颜色差异的原因。结果表明,可以将甘蓝型油菜种皮分为7个细胞亚群, STK基因调控合点端种皮分化先后形成远端种皮OI3、OI2和OI1层外种皮以及II1和II2层内种皮。与黑籽相比,黄籽II1层原花色素合成基因、OI1层木质素和黄酮醇合成基因、OI3层黏液合成相关基因的表达均显著下调,而II2层核苷酸和氨基酸代谢相关基因、OI2和OI3淀粉合成相关基因的表达均显著上调。转录因子编码基因TT8和酶编码基因TT3、TT18以及转运蛋白编码基因TT12在II1层共表达调控PA的合成,同时TT19催化PA与GSH结合增强其水溶性,而TT10参与PA单体的氧化聚合,最终由TT12和TT9介导修饰后PA的转运。本研究是首次对植物种皮进行单细胞测序分析,并揭示了油菜种皮不同细胞群的分化过程和原花色素、木质素和淀粉的细胞分布和积累时期,从细胞水平阐明了黄籽形成的分子机制。 展开更多
关键词 甘蓝型油菜 单细胞核转录组 种皮 种子颜色 类黄酮代谢
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基于单细胞核转录组测序的多发性大动脉炎外周血单个核细胞图谱分析
2
作者 何川 丁洋 万圣云 《安徽医科大学学报》 CAS 北大核心 2024年第6期1068-1075,共8页
目的基于单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术描绘多发性大动脉炎(TAK)外周血单个核细胞(PBMC)基因和功能的异质性改变,阐述TAK可能的免疫机制。方法收集确诊为TAK患者的PBMC共6例为疾病组(TAK组),同期就诊的健康人群6例PBMC为正常组(NC... 目的基于单细胞核转录组测序(snRNA-seq)技术描绘多发性大动脉炎(TAK)外周血单个核细胞(PBMC)基因和功能的异质性改变,阐述TAK可能的免疫机制。方法收集确诊为TAK患者的PBMC共6例为疾病组(TAK组),同期就诊的健康人群6例PBMC为正常组(NC组)。基于snRNA-seq工作流程建库测序,下机数据采用R 3.6.2软件进行主成分分析(PCA)及t-分布随机邻域嵌入(tSNE)分析等手段对两组PBMC样本池的单个核细胞的基因表达进行检测。结果TAK患者PBMC的免疫细胞的相对比例和含量都发生了改变;高克隆TCR可高度同源性匹配整合素beta-3的氨基酸序列;T细胞介导的干扰素γ和TNFα通路显著上调;TNFRSF13B+记忆B细胞比例明显升高;所有细胞类型中单核细胞所形成的的配体受体相互作用始终最多。结论TAK的发生发展过程中PBMC参与了复杂的调节,多种免疫炎症因子异常表达,其中单核细胞在PBMC的相互作用中占据了重要地位。 展开更多
关键词 单细胞核转录组测序 多发性大动脉炎 外周血单个核细胞 免疫
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多发性硬化症小胶质细胞转录调控网络分析
3
作者 蔡蔷薇 孙锋 +3 位作者 吴文玉 邵付明 高正良 金盛凯 《上海交通大学学报(医学版)》 北大核心 2025年第1期29-41,共13页
目的:通过单细胞核转录组分析,探讨多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)中小胶质细胞在灰质与白质的基因差异性表达及其在疾病进展中的作用,鉴定疾病相关的关键转录调控网络。方法:从基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中获... 目的:通过单细胞核转录组分析,探讨多发性硬化症(multiple sclerosis,MS)中小胶质细胞在灰质与白质的基因差异性表达及其在疾病进展中的作用,鉴定疾病相关的关键转录调控网络。方法:从基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中获取MS和对照冷冻人脑组织样本单细胞核转录组测序(single nucleus RNA sequencing,snRNA-seq)数据。使用R软件和Seurat软件等,利用特定的细胞标志物对数据进行细胞类型的鉴定。从鉴定的细胞群中提取小胶质细胞,根据其解剖来源将其分为灰质和白质小胶质细胞;利用降维聚类技术,获得具有差异性的小胶质细胞亚群。使用Seurat分析得到MS组与对照组在亚群层面上的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。对DEGs进行基因本体论(Gene Ontology,GO)分析与京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)分析,进一步探究这些差异的生物学意义。使用Monocle3进行拟时序分析,研究疾病进展中的细胞亚群动态变化。使用单细胞调控网络推理和聚类(single cell regulatory network inference and clustering,SCENIC)方法分析转录因子(transcription factor,TF)调控网络,寻找可能参与MS调控的关键转录调控网络。结果:对数据进行质量控制后共保留了149062个细胞核。对snRNA-seq数据进行降维聚类分析后,以DOCK8、CSF1R、P2RY12、CD74作为小胶质细胞的关键标志物鉴定得到了12238个小胶质细胞。GO和KEGG分析结果表明,灰质小胶质细胞在疾病过程中内吞作用、离子稳态、脂质定位等功能下调,白质小胶质细胞在疾病过程中蛋白质折叠、细胞质翻译、温度刺激响应等功能上调。SCENIC分析显示MS疾病中FLI1、MITF、FOXP1等TF的表达上调。结论:小胶质细胞在MS的发展中具有重要作用,白质小胶质细胞受到MS的影响比灰质小胶质细胞更为明显。FLI1、MITF、FOXP1等是参与MS调控的关键TF,这些转录调控网络在疾病调控中发挥核心作用。 展开更多
关键词 多发性硬化症 小胶质细胞 单细胞核转录组 富集分析 转录调控网络
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