狼尾草叶片响应热胁迫关键细胞群

目前，全球气候变暖已成为当前生态系统和农业生产面临的重大挑战之一。温度上升和极端气候事件的频繁发生对作物生长发育、农业生产力和粮食安全构成了严重威胁。作为西南地区重要的杂交狼尾草之一，美国狼尾草以其高粗蛋白含量、叶茎比、生物产量和易消化性成为中国主要的放牧和青贮饲料之一。

叶片作为植物能量转换和环境感知的核心器官，是调节耐热性、保证生存和可持续生长的关键枢纽。作为叶片的基本单位，不同的细胞类型在形式、功能和基因表达方面具有显著的异质性。特别是在处理高温胁迫时，叶片的各种细胞类型可以通过独立或协调的方式参与耐热响应。

四川农业大学教授黄林凯领导的牧草基因资源挖掘和分子育种团队揭示了狼尾草叶片响应热胁迫的单细胞转录组图谱和关键细胞群。最近，相关研究在网上发表在Phytologist上。

在美国狼尾草图形泛基因组和多组学数据库Milletdb的基础上，对美国狼尾草叶片单细胞转录组进行了分析，系统分析了美国狼尾草叶片在热胁迫下的细胞类型特异性转录响应，构建了第一个美国狼尾草叶片单细胞图，确定了五种主要细胞类型，并发现维生素组织细胞是应对热胁迫的核心细胞类型。

其中，热胁迫显著激活了与信号转移、氮和蛋白质运输相关的维生素管组织细胞，提高了其应对高温胁迫的能力。与此同时，研究小组确定了531个热胁迫记忆基因，它们在维生素管组织细胞中表达得很高，并与H3K4me3等表观遗传修饰密切相关。通过单细胞WGCNA分析，通过对候选基因UGT73C3功能的超表达和突变体水稻株系分析，发现它可能会调整ROS 提高植物的耐热性，并可参与维管组织细胞分化的调节。