Команда, возглавляемая китайскими учеными, опубликовала в журнале Cell первый в своем роде трехмерный пространственно-временной клеточный атлас, который охватывает полный жизненный цикл риса — от прорастающего семени до цветения и наполнения зерна. Кроме того, исследователи предоставили глобальным научным работникам портал и модель фундамента на основе одноклеточных данных риса.
Статья под названием «A spatiotemporal lifecycle atlas decodes spatial coordination in rice» была размещена в сети вечером 6 октября. Соответствующим учреждением является Южный университет науки и технологий, а среди авторов, ответственных за публикацию, числится профессор Хунвэй Гуо. Сотрудничество осуществлялось с Национальной лабораторией Ячжоувань, BGI Research, Хуачжунским сельскохозяйственным университетом, Уханьским университетом и Институтом генетики и биологического развития Китайской академии наук, согласно данным этих университетов и BGI.
Атлас был создан путем объединения секвенирования РНК на основе единичных ядер с пространственной транскриптомикой Stereo-seq от BGI на японском сорте Чжунхуа 11 и нового полногеномного референсного генома без пробелов. Он охватывает 10 типов органов и тканей на протяжении 61 стадии. Данные профилируют около 851 725 ядер и 347 640 пространственных ячеек, определяя 119 типов клеток и 133 подтипа.
Выведенная траектория развития связывает состояния клеток от раннего эмбриона до зрелых органов. Селекционеры долгое время сталкивались с проблемой генов, которые улучшают один признак, одновременно нарушая другие. Атлас показывает, где именно функциональные гены действуют в различных тканях и на разных стадиях. Партнеры BGI Research разработали портал Rice Spatio Temporal Atlas для запросов генов, просмотра пространственного выражения и сравнения. Модель RICE scGPT, адаптированная для риса модель фундамента на основе одноклеточных данных, помогает аннотировать типы клеток, имеющие схожие паттерны в других исследованиях.
Среди результатов, отмеченных BGI, регулятор, реагирующий на ауксин OsARF1, связан с множеством ветвей развития, имеющих в основном различные прогнозируемые мишени, что демонстрирует, насколько широко может распространиться влияние редактирования мастер-гена. Пространственные карты также иллюстрируют дорсальные и вентральные программы во внешнем эндосперме, которые направлены либо на гены, связанные с крахмалом, либо на гены запасающих белков по мере наполнения зерна.
China Central Television, ссылаясь на IT Home, отметила, что данный ресурс должен способствовать более точному дизайну селекции, позволяя исследователям нацеливаться на модули, специфичные для контекста, вместо проведения грубых изменений. Авторы представляют этот атлас как повторно используемую основу для понимания того, как растение риса строится клетка за клеткой.