Uma equipe liderada por cientistas chineses publicou no periódico Cell um atlas celular tridimensional espaço-temporal inédito que abrange o ciclo de vida completo do arroz — desde a semente germinada até a floração e enchimento do grão. Além disso, os pesquisadores forneceram aos cientistas globais um portal e um modelo fundamental baseado em dados unicelulares de arroz.
O artigo, intitulado «A spatiotemporal lifecycle atlas decodes spatial coordination in rice», foi publicado online na noite de 6 de outubro. A instituição correspondente é a Universidade Sul de Ciência e Tecnologia, e entre os autores responsáveis pela publicação está o professor Hunwei Guo. A colaboração foi realizada com o Laboratório Nacional de Yazhouwan, BGI Research, Universidade Agrícola de Huazhong, Universidade de Wuhan e o Instituto de Genética e Desenvolvimento Biológico da Academia Chinesa de Ciências, de acordo com os dados dessas universidades e da BGI.
O atlas foi criado combinando sequenciamento de RNA baseado em núcleos únicos com transcriptômica espacial Stereo-seq da BGI na variedade japonesa Junhua 11 e um novo genoma de referência completo sem lacunas. Ele abrange 10 tipos de órgãos e tecidos ao longo de 61 estágios. Os dados perfilam cerca de 851.725 núcleos e 347.640 células espaciais, definindo 119 tipos de células e 133 subtipos.
A trajetória de desenvolvimento derivada conecta os estados celulares do estágio embrionário inicial aos órgãos maduros. Os melhoristas enfrentaram por muito tempo o problema de genes que melhoram uma característica enquanto prejudicam outras. O atlas mostra exatamente onde os genes funcionais atuam em diferentes tecidos e em diferentes estágios. Parceiros da BGI Research desenvolveram o portal Rice Spatio Temporal Atlas para consulta de genes, visualização de expressão espacial e comparação. O modelo RICE scGPT, adaptado para arroz, é um modelo fundamental baseado em dados unicelulares que ajuda a anotar tipos de células com padrões semelhantes em outros estudos.
Entre os resultados destacados pela BGI, o regulador que responde ao auxina OsARF1 está associado a múltiplos ramos de desenvolvimento, que têm principalmente diferentes alvos preditos, demonstrando o quão amplamente pode se estender o impacto da edição de um gene mestre. Mapas espaciais também ilustram programas dorsais e ventrais no endosperma externo, que visam genes relacionados ao amido ou genes de proteínas de reserva à medida que o grão se enche.
A China Central Television, citando o IT Home, observou que este recurso deve contribuir para um design de melhoramento mais preciso, permitindo que os pesquisadores visem módulos específicos do contexto, em vez de realizar alterações grosseiras. Os autores apresentam este atlas como uma base reutilizável para entender como a planta de arroz é construída célula por célula.