【文献分享】棉花子叶单细胞转录组

前面我们已经分享过一个关于比克氏棉的文章，也是为了阐述色素腺体的问题。今天分享另外一篇最近的文章，也是利用棉花来阐述这个问题的。和前面那么文章类似，做的没那个文章深入，top也有点重，所以估计匆忙投了PBJ。是河大的一篇文章，从文章的长度和类型来看，属于brief communication，可能也是竞争的原因吧。

=====实验的意义======

棉籽是食用蛋白质（23%）和食用油（21%）的极佳来源，富含营养和不饱和脂肪酸。按照全球棉花年产量估算，每年的棉籽产量可满足全球5亿人对可食用蛋白质的需求。然而，棉花种子中色素腺体的存在，极大的限制了棉花的综合利用。色素腺体是棉属植物特有的一种溶生腔结构，在腔体中储存了大量次生代谢物包括棉酚及相关萜类化合物。棉酚及其衍生物是棉株抵御病虫危害的重要次生代谢物，但由于其对人和单胃动物具有毒性，限制了人们对棉籽的利用。解析棉花色素腺体形成机制，对培育低酚棉新品种、提高棉花综合利用价值具有重要的意义。

=====实验设计======

该研究以有腺体棉（CCRI12）和无腺体棉（CCRI12gl）的子叶为材料，分离了两个棉种的原生质体，进行10×Genomics单细胞转录组测序。

=======实验结果========

因为是brief的文章，所以文章比较简短，也只有一个主图。

通过单细胞测序，共捕获了9186个细胞，分成了12个cluster。12个cluster被注释成了9个细胞类群。根据细胞类群相关Marker基因的表达，9个细胞类群分别被鉴定为海绵细胞、栅栏细胞、表皮细胞、原初细胞、保卫细胞、薄壁细胞、木质部细胞、韧皮部细胞和腺体细胞。其中色素腺体细胞群显著区别于其它细胞群，只存在于有腺体棉种的子叶细胞中，主要通过marker基因GoPGF确定。

拟时分析表明原初细胞起源早于腺体细胞，暗示腺体细胞可能由原初细胞发育而来，其中highlight了比较关键的4个基因（下图f）。

为了分析棉花腺体细胞发育的转录调控机制，作者分析了每个细胞群里优势表达的差异基因。共有1,430个基因在腺体细胞群中优势表达，包括调控腺体发育的关键基因GoPGF、调控叶肉腺体细胞发育的基因GhERF105和其他一些功能未知的转录因子。

qPCR和RNA原位杂交显示GoPGF、JUB1、MYB14等转录因子在腺体细胞高量表达，在非腺体细胞低表达或无表达。

作者利用proGoPGF:GUS的棉花转基因材料的GUS染色证明了GoPGF特异存在于腺体细胞中。这也是首次利用GUS染色系统证明GoPGF的表达特异性。

然后，作者利用VIGS敲除了一些腺体特异表达的基因，例如：JUB1、ERF13、MYB14等。ERF13和MYB14也能减少腺体的密度。另外，作者发现JUB1可以显著的抑制腺体的发育以及棉酚的合成。另外JUB1在PGF的敲除植株中显著降低，说明JUB1可能处于GoPGF的下游来发挥调控功能。