科技日报记者 王祝华 通讯员 段添月
9月7日，记者从海南大学获悉，该校产胶生物学团队综合运用单细胞转录组测序、染色质开放性测序技术，首次构建了橡胶树分化木质部单细胞发育图谱，解析了不同生长速度橡胶品种木质部发育差异的细胞学基础和调控网络，为橡胶树速生、高产和优质木材性状分子改良提供了重要资源和理论支撑。相关研究成果于近日发表在国际期刊《植物细胞与环境》上。
木材形成依靠维管形成层持续分化产生的木质部细胞，这是橡胶树茎干增粗、次生生长的核心。为解析橡胶树木质部发育机制，团队成功建立橡胶树分化木质部高活性原生质体分离体系，选取生长差异显著的RK525与RY73397品种开展单细胞测序，构建分化木质部单细胞转录图谱。研究共鉴定出10个细胞簇，完成导管分子、木纤维细胞、射线薄壁细胞及其前体细胞的注释，厘清了橡胶树木质部的细胞组成与分化关系。
研究发现，橡胶树分化木质部细胞分为纺锤谱系和射线谱系两大发育路径。对比结果表明，速生品种RK525的纺锤谱系导管、木纤维细胞中基因表达水平更高，纺锤谱系发育增强是橡胶树快速生长的重要细胞学基础。拟时序分析显示，差异基因大量富集于次生细胞壁生物合成通路，说明速生品种导管和木纤维细胞内，次生细胞壁沉积过程更为活跃。
研究进一步挖掘次生细胞壁发育的调控元件，筛选出可能在次生细胞壁形成中发挥重要作用的关键转录因子。双荧光素酶实验证实，HbSND2与HbC3H14可协同激活次生细胞壁关键基因的启动子活性。结合染色质开放性测序分析，不同品种染色质开放区域、转录因子结合位点存在明显区别，证明染色质状态变化参与调控橡胶树生长速度。
该研究从细胞分型、发育轨迹、功能基因、表观调控多维度，系统阐释橡胶树木质部发育与速生性状形成的分子基础。同时建立的原生质体分离体系，也为木质部功能基因验证提供新实验工具，为橡胶树速生、高产、优质木材的分子育种提供重要支撑。
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