2023年11月8日，生命科学学院王文琴团队和中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿团队在Nature Communications在线发表题为“Spatial transcriptomics uncover sucrose post-phloem transport during maize kernel development”的研究文章。该研究首次利用空间转录组学揭示了玉米籽粒灌浆期的关键细胞亚群以及储藏物质合成和积累调控的空间特征。
玉米是全世界种植最广泛且最高产的作物之一，年平均产量高达10亿吨。玉米籽粒是一个高度复杂的系统，由多达数百万个细胞组成，包括来自母体的二倍体种皮，子代基因型的三倍体胚乳以及二倍体的胚组成。构成这三种组织器官的细胞在种类和功能上各不相同，但它们相互协调，形成独特的微环境，以维持不同类型的细胞数量，构成有时空差异的功能分区。由于缺乏拥有空间信息的基因表达谱，研究者对每个细胞群体的具体功能了解非常有限，也制约了籽粒优良基因的挖掘。
因此，王文琴和巫永睿团队对玉米籽粒灌浆期进行了显微切片和空间转录组学研究，不仅实现了高通量可视化所有基因的电子原位杂交图谱，也鉴定了11个细胞群和332个分子标记基因，绘制真正的“玉米籽粒电子原位杂交”和“分子细胞学” 图谱。此外，我们还系统构建了籽粒灌浆时各个组织功能区发生的关键事件（信号传导，营养运输，蛋白、淀粉、脂类合成和存储等）和全局基因网络调控图，全面挖掘知之甚少的在信号传导和营养运输上发挥重要作用的关键基因，通过探索它们的生物学功能，为提升玉米产量和品质提供新的基因资源。
实验原位杂交和电子原位杂交对比图
上海师范大学硕士生肖文昕、四川农业大学博士生符语昕为本文的共同第一作者，上海师范大学王文琴教授和中国科学院分子植物科学卓越创新中心巫永睿研究员为本文共同通讯作者。上海师范大学硕士生田浪和吴兴国，中国科学院分子植物科学卓越创新中心博士生郭亮星、马光近、冀晨、副研究员王婕琛和研究员王海海，四川农业大学黄永财教授、杨桃教授和王际睿教授也参与了合作。本研究得到十四五重大研发计划（2022YFF1003302）和国家自然科学基金（王文琴32072008和32372068，巫永睿31830063和31925030）的资助。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43006-7