百邁客生物為該研究提供了全基因組重測(cè)序服務(wù)。

【無(wú)患子小知識(shí)】

無(wú)患子屬（Sapindus）是無(wú)患子科的常綠和落葉喬木，古時(shí)又稱(chēng)“桓”，又有肥珠子、油珠子、鬼見(jiàn)愁、洗手果、肥皂果樹(shù)等別稱(chēng)，本草綱目稱(chēng)為木患子，主要分布于亞洲和美洲熱帶至亞熱帶地區(qū)，在中國(guó)南方地區(qū)自然資源豐富。無(wú)患子屬是一類(lèi)兼具生態(tài)價(jià)值與經(jīng)濟(jì)價(jià)值的植物，其果皮富含天然皂素（皂苷），具有良好的清潔、殺菌和藥用功能，被廣泛用于天然洗滌劑、中藥材與護(hù)膚品原料；其種仁富含油脂，適宜作為綠色生物柴油原料。無(wú)患子屬樹(shù)種適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，是兼具藥用、園林綠化、環(huán)保與能源開(kāi)發(fā)潛力的特色樹(shù)種。

圖1?無(wú)患子屬種質(zhì)分布及單核苷酸多態(tài)性(SNP)?統(tǒng)計(jì)分析

【研究亮點(diǎn)搶先看】

六大遺傳群體揭示：研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)無(wú)患子屬可劃分為6個(gè)遺傳群體，包括華東、華北、貴州三個(gè)無(wú)患子群體，及川滇無(wú)患子、毛瓣無(wú)患子和雜種三個(gè)群體。

?起源之謎破解：通過(guò)群體進(jìn)化歷史分析，團(tuán)隊(duì)推測(cè)中國(guó)無(wú)患子的祖先起源于東南沿海地區(qū)（即華東群體），隨后向西南和北方遷徙擴(kuò)散。

天然雜交種群的優(yōu)勢(shì)性狀發(fā)現(xiàn)：自然雜交個(gè)體表現(xiàn)出雜種優(yōu)勢(shì)，兼具高產(chǎn)與優(yōu)質(zhì)油脂成分，展現(xiàn)出極大育種潛力。

揭示關(guān)鍵適應(yīng)性基因：在貴州和華北群體中，研究檢測(cè)到與干旱、寒冷和病害抗性相關(guān)的選擇信號(hào)基因（如CYP716A, CAMTA，HD-ZIP等），解釋了不同地區(qū)無(wú)患子群體的環(huán)境適應(yīng)能力差異。

鎖定油脂合成關(guān)鍵位點(diǎn)：通過(guò)全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS），團(tuán)隊(duì)識(shí)別出影響種仁油脂組成的多個(gè)關(guān)鍵基因（如ACSL、FAD2、FAB2等），為高品質(zhì)油料品種的選育提供了精準(zhǔn)靶點(diǎn)。

圖2?無(wú)患子屬群體間選擇性清除分析

圖3?無(wú)患子屬種仁脂肪酸含量GWAS?分析

【成果意義】

無(wú)患子屬樹(shù)種不僅是天然洗滌品、生物柴油等林業(yè)生物經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)的重要原料，也是生態(tài)修復(fù)優(yōu)選樹(shù)種。本研究構(gòu)建了無(wú)患子屬全基因組多樣性圖譜，為后續(xù)的分子輔助育種、種質(zhì)資源保護(hù)與產(chǎn)業(yè)化利用打開(kāi)了新局面！

內(nèi)容來(lái)源于北京林業(yè)大學(xué)，侵刪

2025年4月7日，濰坊現(xiàn)代農(nóng)業(yè)山東省實(shí)驗(yàn)室/北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院和小麥育種全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室鄧興旺、何航、李博生團(tuán)隊(duì)在國(guó)際頂尖期刊《自然-遺傳學(xué)》(Nature Genetics)上發(fā)表題為“A telomere-to-telomere genome assembly coupled with multi-omic data provides insights into the evolution of hexaploid bread wheat”的突破性成果：成功繪制了六倍體小麥的端粒到端粒（T2T）完整基因組圖譜，實(shí)現(xiàn)了小麥基因組從“頭”到“尾”無(wú)缺口的精確組裝。這一在山東完成的成果，為我國(guó)主糧作物高水平科技自立自強(qiáng)、牢牢把握糧食安全主動(dòng)權(quán)提供了重要支撐。

百邁客生物為該研究提供了三代測(cè)序服務(wù)。

1.多種高精度測(cè)序組合策略：搭建小麥完整基因組拼圖的基石

研究團(tuán)隊(duì)利用PacBio HiFi高精度測(cè)序和ONT超長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序等前沿技術(shù)，結(jié)合多種算法，成功構(gòu)建了六倍體小麥T2T基因組，命名為“CS-IAAS”版本1.0。該基因組總長(zhǎng)度達(dá)14.51 Gb（約145億個(gè)堿基），實(shí)現(xiàn)了42條小麥染色體從端粒到端粒的無(wú)缺口拼接（圖1）。相比以往，這一圖譜在完整性、連續(xù)性和準(zhǔn)確性上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，為功能基因組學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一成果不僅展示了我國(guó)在農(nóng)業(yè)基因組學(xué)研究領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，還為糧食安全戰(zhàn)略提供了強(qiáng)有力的科技支撐。

圖1.六倍體小麥T2T基因組精確完整圖，即CS-IAAS版本1.0

2.揭開(kāi)染色體復(fù)雜區(qū)域的秘密

借助完整基因組圖譜，研究團(tuán)隊(duì)首次清晰解析了小麥基因組中著絲粒、端粒和核糖體DNA重復(fù)序列（rDNA陣列）等復(fù)雜區(qū)域。其中，著絲粒長(zhǎng)度相比之前報(bào)道增加了47%，這一精確鑒定為小麥著絲粒功能和進(jìn)化提供了新的視角。研究發(fā)現(xiàn)，著絲粒區(qū)域主要由大量重復(fù)的轉(zhuǎn)座子序列構(gòu)成，且A、B、D三個(gè)亞基因組的著絲粒獨(dú)立進(jìn)化，各有不同。并在小麥多倍體形成中，相對(duì)二倍體的著絲粒長(zhǎng)度有了大幅增加。此外，D亞基因組中的Retand序列還“滲透”進(jìn)了A和B亞基因組的著絲粒區(qū)域，揭示了亞基因組間的相互影響。

端粒作為染色體的“保護(hù)帽”，在小麥中同時(shí)存在植物和脊椎動(dòng)物兩種風(fēng)格的重復(fù)序列，這一現(xiàn)象在植物中極為罕見(jiàn)。rDNA陣列則被解析為核糖體RNA的重復(fù)基因簇，其周?chē)饕赊D(zhuǎn)座子序列構(gòu)成，不同染色體間的這些區(qū)域在組成上存在差異。完整測(cè)出這些區(qū)域后，為研究這些復(fù)雜區(qū)域的進(jìn)化提供了新線(xiàn)索。

3.四倍體到六倍體：染色體“大變身”

現(xiàn)代普通小麥?zhǔn)怯扇齻€(gè)祖先物種雜交形成的六倍體作物。研究團(tuán)隊(duì)利用T2T基因組圖譜，揭示了小麥從四倍體演化為六倍體過(guò)程中發(fā)生的23處主要染色體片段倒位，總長(zhǎng)度約5.18億個(gè)堿基。這些倒位在現(xiàn)代小麥中全部保留，且斷點(diǎn)處富含特殊短重復(fù)序列，推測(cè)對(duì)染色體折斷和重新連接發(fā)揮了作用。

圖2. 二、四、六倍體小麥染色體重排與斷點(diǎn)結(jié)構(gòu)解析

4.重復(fù)序列：小麥進(jìn)化的幕后推手

小麥基因組中大量重復(fù)序列并非“冗余”，而是驅(qū)動(dòng)其進(jìn)化的重要力量。研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)座子和片段重復(fù)對(duì)小麥基因組演化影響深遠(yuǎn)。兩個(gè)近期大量擴(kuò)增的轉(zhuǎn)座子家族表明，這些“跳躍基因”在小麥演化晚近時(shí)期突然活躍。此外，長(zhǎng)末端重復(fù)逆轉(zhuǎn)座子（LTR-RT）在小麥進(jìn)化關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)兩次“大爆發(fā)”，為基因組結(jié)構(gòu)調(diào)整提供了原材料。

片段重復(fù)則為基因創(chuàng)新提供了“備份”，使小麥在進(jìn)化中積累了豐富的遺傳變異，增強(qiáng)了環(huán)境適應(yīng)力。這些發(fā)現(xiàn)改變了重復(fù)序列是“基因組垃圾”的傳統(tǒng)認(rèn)知，揭示了其在基因組擴(kuò)張、基因復(fù)制和多樣化中的創(chuàng)造性作用。

5.基因注釋升級(jí)：小麥育種的新希望

高質(zhì)量基因組圖譜為基因注釋提供了前所未有的精度。研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合RNA測(cè)序和全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本信息，注釋了141,035個(gè)高置信度蛋白編碼基因，并鑒定出大量可變剪接形式。相比以往版本，新增了34,120個(gè)高置信度基因，其中包括許多NLR抗病基因，為抗病育種提供了新靶點(diǎn)。為確保注釋準(zhǔn)確性，研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)蛋白質(zhì)組學(xué)手段驗(yàn)證了基因結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了注釋可靠性。這份經(jīng)過(guò)嚴(yán)格校準(zhǔn)的基因目錄將成為功能基因組學(xué)研究的寶貴資源。

6.邁入小麥基因組與精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)育種研究的新紀(jì)元

六倍體小麥端粒到端粒完整基因組圖譜的發(fā)布，標(biāo)志著小麥基因組研究進(jìn)入新階段。這一成果不僅深化了對(duì)小麥基因組結(jié)構(gòu)和進(jìn)化機(jī)制的理解，還為解析其他復(fù)雜多倍體作物基因組提供了范例。未來(lái)，依托這一高質(zhì)量參考基因組，科學(xué)家將更精準(zhǔn)地挖掘與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗病性相關(guān)的關(guān)鍵基因，為小麥品種改良帶來(lái)革命性突破。

內(nèi)容來(lái)源于北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院，侵刪

百邁客生物為該研究提供群體、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序服務(wù)。

研究背景

高粱是世界第五大禾谷類(lèi)作物，養(yǎng)活了世界干旱或半干旱地區(qū)5億多人口。高粱起源于非洲薩赫勒地區(qū)，對(duì)非生物脅迫，比如干旱、高溫、貧瘠、鹽堿等有良好的耐受性，是研究植物響應(yīng)逆境脅迫機(jī)制的理想模式物種。然而，有限的遺傳和基因組資源以及遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)的瓶頸限制了高粱功能基因的研究。

研究?jī)?nèi)容

研究團(tuán)隊(duì)利用ONT Ultra-long、PacBio HiFi和Hi-C技術(shù)，成功組裝了高粱E048 的T2T無(wú)缺口高質(zhì)量基因組圖譜。該基因組大小為729.5 Mb，預(yù)測(cè)蛋白編碼基因35,549個(gè)，并完整解析了全部端粒和著絲粒序列信息。通過(guò)與BTx623、Ji2055、HYZ等另外3個(gè)高粱T2T基因組的比較分析，研究團(tuán)隊(duì)鑒定出E048特異存在的2.9 Mb基因組區(qū)域，包含187個(gè)基因。這些基因主要參與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、免疫響應(yīng)和代謝調(diào)控等生物學(xué)過(guò)程，為解析E048高抗病、抗逆、抗倒伏和高含糖量等優(yōu)異性狀的分子機(jī)制提供了重要線(xiàn)索。

為了深入解析高粱E048的轉(zhuǎn)錄調(diào)控過(guò)程，研究團(tuán)隊(duì)測(cè)定了E048在13個(gè)不同發(fā)育階段多種組織（包括幼苗、葉片、根、莖、花序和種子等）的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，構(gòu)建了全面的基因表達(dá)參考圖譜。分析表明，E048基因組中93.39%（33,200個(gè)）的基因在至少一種組織中表達(dá)，20,475個(gè)基因（57.59%）在所有13種組織中均檢測(cè)到表達(dá)。其中在開(kāi)花前的花序組織中特異表達(dá)的基因數(shù)量最多，GO富集分析發(fā)現(xiàn)些特異表達(dá)基因主要參與生殖相關(guān)的生物學(xué)過(guò)程，反映了高粱從營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)階段向生殖生長(zhǎng)階段過(guò)渡時(shí)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄特征。

研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了E048大規(guī)模飽和EMS突變體庫(kù)，在M1代收獲了13,226個(gè)單株并對(duì)179個(gè)M2植株進(jìn)行了全基因組重測(cè)序。對(duì)變異位點(diǎn)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，突變體包含了2,291,074個(gè)SNPs或InDels變異，突變位點(diǎn)幾乎均勻分布在每條染色體上，涵蓋了97.54%的基因，這些突變體為高粱功能基因解析與遺傳改良提供了重要種質(zhì)資源。研究團(tuán)隊(duì)利用E048基因組，通過(guò)MutMap和MapMap+的方法，快速定位了黃化突變體和多葉突變體的目的基因，驗(yàn)證了利用E048基因組和突變體資源進(jìn)行高粱功能基因研究的高效性。

為促進(jìn)高粱功能基因組研究以及突變體庫(kù)的廣泛應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)還建立了高粱基因組和突變體庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)SGMD（https://sorghum.genetics.ac.cn/SGMD）。該數(shù)據(jù)庫(kù)整合了高粱E048基因組信息、基因表達(dá)圖譜、突變體庫(kù)部分表型變異和基因變異信息等，是高粱功能基因研究的“超級(jí)工具包”。

內(nèi)容來(lái)源于MPlant植物科學(xué)，侵刪

文章標(biāo)題：Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma

期刊名稱(chēng)：Journal for ImmunoTherapy of Cancer

影響因子：10.3

合作單位：空軍軍醫(yī)大學(xué)（第四軍醫(yī)大學(xué)）

研究方法：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，流式分選，RT-qPCR，Western blot，免疫組化，多重免疫組化，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。

百邁客生物為該研究提供了百創(chuàng)DG1000單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序服務(wù)以及百創(chuàng)S1000空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)服務(wù)，文中百創(chuàng)S1000空間數(shù)據(jù)分析得到的細(xì)胞空間分布圖由百創(chuàng)開(kāi)發(fā)軟件BSTCellViewer展示。

研究背景

透明腎細(xì)胞癌ccRCC是腎細(xì)胞癌RCC的常見(jiàn)亞型，是腎癌相關(guān)死亡的主要原因，治療手段包括腎切除手術(shù)、靶向治療和免疫治療，但多數(shù)患者不能從免疫治療獲益，這與腫瘤微環(huán)境異質(zhì)性有關(guān)，因此有必要深入理解ccRCC的腫瘤微環(huán)境，助力開(kāi)發(fā)新型個(gè)性化診療方案。

材料及方法

研究材料：15名腎切除術(shù)的ccRCC患者組織樣本及其血液PBMC。對(duì)組織樣本區(qū)域進(jìn)行定義，分為腫瘤核心（TC），腫瘤-健康交界（IF，包括腫瘤邊緣TR和臨近健康腎組織AN），遠(yuǎn)端健康腎組織DN。

組別設(shè)計(jì)：實(shí)驗(yàn)組4名ccRCC患者樣本進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序&空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，驗(yàn)證組15名ccRCC患者樣本進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)&多重免疫熒光染色，151名ccRCC患者組織樣本&40名其他腎癌亞型患者組織樣本&6名捐獻(xiàn)者健康腎組織進(jìn)行多重?zé)晒饷庖呓M化染色。

研究方法：單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（4名患者不同區(qū)域腫瘤組織，按照CD45+細(xì)胞:CD45-細(xì)胞=9:1增加免疫細(xì)胞數(shù)據(jù)占比，n=12），空間轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（n=4）；流式分選，RT-qPCR，Western blot，免疫組化，多重免疫組化，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)。

研究結(jié)果

1.ccRCC組織細(xì)胞類(lèi)型全面分析

單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)顯示不同患者腫瘤組織的免疫微環(huán)境細(xì)胞組成相似，T細(xì)胞占比最高，特別是CD4+ T細(xì)胞。腫瘤區(qū)域（TC/TR）富集CD3+細(xì)胞以及CD8+ T細(xì)胞，而CD4+ T細(xì)胞基本分布在所有區(qū)域。此外，基質(zhì)細(xì)胞和免疫細(xì)胞豐度和分布存在差異，TR區(qū)域成纖維細(xì)胞比例顯著低于TC區(qū)域和AN區(qū)域，這一發(fā)現(xiàn)也在空間轉(zhuǎn)錄數(shù)據(jù)中得到印證。

圖1-ccRCC組織中細(xì)胞群的全面分析

2.ccRCC細(xì)胞元程序的豐度以及異質(zhì)性

通過(guò)非負(fù)矩陣因子分解分析每個(gè)樣本scRNA-seq數(shù)據(jù)，得到可以代表ccRCC腫瘤細(xì)胞簇元程序的6個(gè)基因集，不同基因集代表著不同的程序，如基因集1代表著EMT（上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)變）相關(guān)基因表達(dá)譜，基因集5也與EMT相關(guān)但與基因集1不同的是其包含VEGFA等。

進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)ccRCC亞群0~4簇與不同基因集表達(dá)譜匹配，5和6簇不與任何基因集匹配但具有細(xì)胞周期和應(yīng)激響應(yīng)相關(guān)基因表達(dá)。RCC0簇和RCC2簇代表EMThigh腫瘤細(xì)胞并在IF區(qū)域富集，RCC1簇代表PT（近曲小管）細(xì)胞，擬時(shí)序分析結(jié)果顯示存在RCC0—>RCC2分化關(guān)系，但RCC2幾乎只在P2患者樣本中發(fā)現(xiàn)，表明RCC2可能與個(gè)別患者特征相關(guān)。RCC1、RCC3和RCC4細(xì)胞主要在組織而不是腫瘤區(qū)域富集，RCC4主要分布在AN和DN區(qū)域，RCC4在AN區(qū)域分布數(shù)量高于DN區(qū)域。RCC4高表達(dá)細(xì)胞因子受體基因，表明TME中分泌的促腫瘤細(xì)胞因子可能傾向于作用到RCC4，增加其轉(zhuǎn)變成癌細(xì)胞的概率，加速腫瘤逃逸，促進(jìn)腫瘤惡性化，與以往瘤旁附近不是完全的健康組織認(rèn)識(shí)相符合。

圖2-透明細(xì)胞RCC細(xì)胞元程序的豐度及異質(zhì)性

3.ccRCC基質(zhì)細(xì)胞的區(qū)域化特征和異質(zhì)性

scRNA-seq與空間數(shù)據(jù)均顯示，ccRCC存在8種激活的成纖維細(xì)胞簇，腫瘤區(qū)域成纖維細(xì)胞數(shù)量高于健康組織，其中CD24+IL32+成纖維細(xì)胞顯著富集在腫瘤區(qū)域，PTGDS+成纖維細(xì)胞幾乎全分布在AN，高表達(dá)ECM（胞外基質(zhì)）形成和EMT的成纖維細(xì)胞簇在IF較為富集，IL1R1+?CAF（腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞）表現(xiàn)出腫瘤促進(jìn)表型；7種EC（內(nèi)皮細(xì)胞）簇中4種（0,2,3和6）主要富集在腫瘤組織，3種（1,4和5）在健康組織富集，膠原蛋白EC（0簇）豐度最高，具有促腫瘤特征?？傊?，不同的ECM蛋白質(zhì)產(chǎn)生基質(zhì)細(xì)胞傾向于富集在IF并共定位，可能行駛多種功能，包括細(xì)胞-細(xì)胞交互和胞外組分重構(gòu)。

圖3-透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌中基質(zhì)細(xì)胞的區(qū)域特征和異質(zhì)性

4.ccRCC中MRC1+FOLR2+?TAM傾向于表現(xiàn)出更強(qiáng)的促癌表型

scRNA-seq數(shù)據(jù)與空間數(shù)據(jù)均顯示，4種TAM簇具有不同分布趨勢(shì)，TAM1主要分布在TC區(qū)域；TAM2高表達(dá)FOLR2、MRC1和CD163，可能是M2樣巨噬細(xì)胞且具有增強(qiáng)的免疫抑制特征，TAM4是組織駐留巨噬細(xì)胞，兩者主要分布在TR區(qū)域；TAM3表達(dá)炎癥響應(yīng)相關(guān)基因，在TR和AN區(qū)域富集。RNA速率分析顯示存在TAM4—>TAM2—>TAM1和TAM4—>TAM3兩種軌跡，以及從IF區(qū)域遷移到TC區(qū)域的趨勢(shì)。進(jìn)一步的功能分析顯示，IF區(qū)域的TAM2可能通過(guò)促進(jìn)EMT，TC區(qū)域的TAM2可能通過(guò)促進(jìn)腫瘤血管生成，起到促癌效應(yīng)?？傊?，TAM2不同的腫瘤促進(jìn)效應(yīng)可能與免疫抑制TME有關(guān)。

圖4-透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌中MRC1+FOLR2+?TAM傾向于表現(xiàn)更強(qiáng)的促癌表型

5.單細(xì)胞分析揭示ccRCC中存在表達(dá)IL1B的Treg

進(jìn)一步分析CD4+ T細(xì)胞簇，發(fā)現(xiàn)存在CD4+ 初始T細(xì)胞、Treg和濾泡樣輔助T細(xì)胞，不同簇的特征基因和空間分布模式不同，IF區(qū)域富集CD4+ 初始T細(xì)胞和PDE3B+ CD4+ T細(xì)胞，腫瘤區(qū)域富集Treg。其中，TC/TR區(qū)域CTLA-4+?Treg的占比以及Treg的FoxP3蛋白表達(dá)水平高于AN/DN區(qū)域，而CTLA-4+FoxP3-?Treg在所有組織中的分布較為均勻，表明腫瘤區(qū)域Treg細(xì)胞具有更強(qiáng)的免疫抑制功能。

進(jìn)一步分析Treg細(xì)胞簇，發(fā)現(xiàn)存在6種亞型，其中終末效應(yīng)Treg細(xì)胞（5）主要分布在IF區(qū)域，F(xiàn)OXP3表達(dá)水平較低且ICOS表達(dá)水平降低，表明細(xì)胞可能處于不穩(wěn)定狀態(tài)。

此外，終末效應(yīng)Treg細(xì)胞表達(dá)炎癥性細(xì)胞因子如IL1B，IL18和IL7，驗(yàn)證隊(duì)列的多重免疫熒光染色結(jié)果顯示IL-1β+終末效應(yīng)Treg是對(duì)ccRCC特異性腫瘤微環(huán)境信號(hào)的特異性響應(yīng)。發(fā)現(xiàn)腫瘤組織中存在表達(dá)炎癥性細(xì)胞因子IL1B的終末效應(yīng)Treg細(xì)胞。

圖5-單細(xì)胞分析揭示透明細(xì)胞腎細(xì)胞癌存在表達(dá)IL1B的Treg細(xì)胞群

6.IL-18通過(guò)ERK/NF-κB通路促進(jìn)強(qiáng)免疫抑制功能的終末效應(yīng)Treg細(xì)胞產(chǎn)生

空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)結(jié)果顯示不同Treg細(xì)胞100μm范圍內(nèi)激活的CD4+/CD8+ T細(xì)胞數(shù)量較少，終末效應(yīng)Treg細(xì)胞100μm范圍內(nèi)CD4+/CD8+ T細(xì)胞數(shù)量更少，表明終末效應(yīng)Treg細(xì)胞周?chē)鷳?yīng)答Treg細(xì)胞（Tresp）增殖受到更強(qiáng)的抑制。細(xì)胞共培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表明終末效應(yīng)Treg細(xì)胞具有強(qiáng)免疫抑制功能。RNA速率分析結(jié)果表明效應(yīng)終末Treg可能由初始Treg細(xì)胞分化而來(lái)，體外實(shí)驗(yàn)表明IL-18可刺激CD4+CD25+ Treg細(xì)胞上調(diào)IL-1β表達(dá)，表明終末效應(yīng)Treg細(xì)胞產(chǎn)生和作用可能與IL-18有關(guān)。ERK激活劑/NF-κB激活劑促進(jìn)IL-18+ Treg細(xì)胞的產(chǎn)生，IL-18處理后Treg細(xì)胞ERK/NF-κB磷酸化水平增加，ERK抑制劑可抑制Treg細(xì)胞表達(dá)NF-κB但NF-κB抑制劑無(wú)法抑制ERK表達(dá)，綜上，這些結(jié)果表明IL-18可能通過(guò)ERK/NF-κB通路介導(dǎo)終末效應(yīng)Treg細(xì)胞的產(chǎn)生。

圖6-IL-18通過(guò)ERK/NF-κB通路促進(jìn)具有強(qiáng)免疫抑制功能的終末效應(yīng)Treg細(xì)胞產(chǎn)生

7.通過(guò)與MRC1+FLOR2+?TAM互作，終末效應(yīng)Treg細(xì)胞與存活率降低、免疫逃逸增加及腫瘤生長(zhǎng)相關(guān)

確定終末效應(yīng)Treg細(xì)胞標(biāo)志基因（FOXP3、IL1B和FCER1G），TGCA泛癌數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果顯示，終末效應(yīng)T細(xì)胞浸潤(rùn)高的隊(duì)列與更低的整體存活率相關(guān)。細(xì)胞通訊分析結(jié)果顯示，巨噬細(xì)胞與終末效應(yīng)Treg細(xì)胞有著最多的互作配體-受體對(duì)，許多是免疫抑制互作，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)支持終末效應(yīng)Treg細(xì)胞與TAM2簇之間存在相互作用；IL1R1+?CAF與終末效應(yīng)Treg細(xì)胞也存在潛在聯(lián)系。僅在TC區(qū)域（與TR區(qū)域相比）發(fā)現(xiàn)NAMPT-INSR和TGFB1-(TGFBR1+TGFBR2)配受體互作，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)終末效應(yīng)Treg細(xì)胞LRRC32（該基因編碼的GARP是TGF-β1成熟和激活所必須的）表達(dá)水平高于傳統(tǒng)Treg細(xì)胞。

此外，巨噬細(xì)胞特別是TAM2高表達(dá)IL18。這些結(jié)果可能表明ccRCC腫瘤微環(huán)境中，IF區(qū)域終末效應(yīng)Treg細(xì)胞與臨近TAM2互作，通過(guò)分泌的TGF-β1、M-CSF1以及IL-10，將IF駐留的TAM轉(zhuǎn)變成促癌表型，引起腫瘤細(xì)胞EMT；TAM2分泌的趨化因子誘導(dǎo)Treg細(xì)胞遷移到腫瘤區(qū)域并過(guò)表達(dá)IL-18，將Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)變成IL-1β+ 終末效應(yīng)T細(xì)胞，抑制T細(xì)胞免疫并促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

總之，這些結(jié)果表明ccRCC的IF區(qū)域，終末效應(yīng)Treg細(xì)胞可能與其他促癌細(xì)胞互作，最終促進(jìn)腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，支持了終末效應(yīng)Treg細(xì)胞具有免疫抑制和促癌作用的假設(shè)。

研究結(jié)果

該研究系統(tǒng)描述了ccRCC中不同類(lèi)型細(xì)胞的基因表達(dá)譜和空間分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)一種具有癌癥促進(jìn)作用的新Treg細(xì)胞亞型，在腫瘤-健康組織交界區(qū)域與MRC1+FOLR2+?TAM互作，構(gòu)建免疫抑制TME，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化最終引起患者存活率降低。同時(shí)，這些發(fā)現(xiàn)也為開(kāi)發(fā)新的藥物和預(yù)后標(biāo)志物提供了靶點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

Song X, et al. Spatial and single-cell transcriptomics reveal cellular heterogeneity and a novel cancer-promoting Treg cell subset in human clear-cell renal cell carcinoma. J Immunother Cancer. 2025 13(1):e010183.

本次為各位老師帶來(lái)華中農(nóng)業(yè)大學(xué)鄧秀新教授團(tuán)隊(duì)在Plant Journal中發(fā)表的研究論文，題目為“Adventitious embryonic causal gene FhRWP?regulates multiple developmental phenotypes in citrus reproduction”，該文章利用ATAC-seq和轉(zhuǎn)錄組技術(shù)，探究了柑橘中無(wú)性繁殖現(xiàn)象——不定胚發(fā)生的機(jī)制。百邁客生物為該研究提供了ATAC-seq測(cè)序服務(wù)。

研究背景

植物的再生和發(fā)育是一個(gè)關(guān)鍵的過(guò)程，涉及從組織、器官、愈傷組織甚至具有多能性或多能性的單個(gè)細(xì)胞中重建整個(gè)植物，并通過(guò)復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行細(xì)胞命運(yùn)的轉(zhuǎn)化，深入了解植物的再生和發(fā)育，對(duì)于設(shè)計(jì)提高作物再生效率的分子工具至關(guān)重要。

不定胚直接從獲得胚性命運(yùn)的珠心組織細(xì)胞亞群發(fā)育而來(lái)，作為有性生殖的替代品，在柑橘和芒果等少數(shù)植物中已有報(bào)道，因此，對(duì)不定胚胎發(fā)生的研究可以為植物再生和發(fā)育的遺傳機(jī)制提供獨(dú)特的視角；由于缺乏合適的遺傳系統(tǒng)來(lái)探索潛在機(jī)制，我們對(duì)不定胚和再生之間關(guān)系的理解非常有限，在植物再生工程應(yīng)用中，目前已有部分基因被鑒定并用于促進(jìn)植物再生，從而克服了與物種相關(guān)的局限性，F(xiàn)hRWP的功能和不定胚的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)仍在很大程度上未被了解，已有研究提出，染色質(zhì)重塑復(fù)合體亞基?被認(rèn)為能夠誘導(dǎo)FhRWP的高表達(dá)，該研究通過(guò)整合轉(zhuǎn)錄組與染色質(zhì)開(kāi)放圖景數(shù)據(jù)闡明了FhRWP表達(dá)與其表觀遺傳調(diào)控之間的調(diào)控關(guān)系。

材料及方法

材料：單胚基因型和多胚基因型山橘胚珠、腋芽、幼葉及胚源性愈傷組織等；

方法：ATAC+轉(zhuǎn)錄組+重測(cè)序+激素檢測(cè)等

研究結(jié)果

1.多胚山橘的開(kāi)放性染色質(zhì)

為了揭示來(lái)自珠粒細(xì)胞的外胚的重編程模式，作者采用ATAC-seq分析了多胚（PO）及單胚（MO）基因型山橘后胚的胚珠的全基因組染色質(zhì)可及性，結(jié)果表明，PO特異性開(kāi)放染色質(zhì)區(qū)域（ACRs）基因參與了次級(jí)代謝過(guò)程、生長(zhǎng)正調(diào)控、細(xì)胞分化和正向調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)。

先前的研究表明，一個(gè)顯性基因FhRWP決定了與微型倒重復(fù)轉(zhuǎn)座因子（MITE）插入相關(guān)的不定胚胎的啟動(dòng)，在PO基因型中FhRWP的啟動(dòng)子區(qū)中鑒定到了特異性ACR，而Mo基因型中不含ACR，該ACR與FhRWP啟動(dòng)子區(qū)域的MITE序列重疊，即MITE序列被FhARID1蛋白結(jié)合，這可能是染色質(zhì)重塑復(fù)合體的一個(gè)亞基，這些結(jié)果表明，F(xiàn)hRWP是可及染色質(zhì)的決定因素，參與不定胚胎發(fā)育，與MITE的插入有關(guān)。

山橘基因組中與組織再生和體細(xì)胞胚胎發(fā)生相關(guān)的hub基因，研究結(jié)果表明，與組織再生和體細(xì)胞胚胎發(fā)生相關(guān)的hub基因，有12個(gè)ACRs特異性轉(zhuǎn)錄因子在PO和Mo基因型柑橘品種之間存在差異表達(dá)，WUSCHEL（WUS）基因是干細(xì)胞維持的關(guān)鍵調(diào)控因子，在PO基因型柑橘中表達(dá)上調(diào)。FhKRP7kip相關(guān)蛋白（KRP）基因編碼一種細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制劑（CKI），是細(xì)胞分裂的負(fù)調(diào)控因子。而FhKRP在PO基因型中下調(diào)了0.59倍?？偟膩?lái)說(shuō)，分析顯示，多胚胎基因型可能具有更大的染色質(zhì)可及性區(qū)域，促進(jìn)植物重編程通路相關(guān)基因來(lái)調(diào)控不定胚的形成。

2.FhRWP基因的基因編輯結(jié)果展示其在不定胚發(fā)生中的作用

FhRWP基因在胚囊中的表達(dá)是特異性和短暫的，可以從受精前7天開(kāi)始追蹤，直到后10天，作者采用RNAi方法構(gòu)建了6個(gè)干擾系，發(fā)現(xiàn)FhRWP在6個(gè)干擾系中的表達(dá)量相比PO系顯著降低，但顯著高于Mo基因型，且FhRWP表達(dá)量降低后不定胚數(shù)量也都減少了，這些結(jié)果提示，受FhRWP控制的不定胚表型可能與基因表達(dá)的劑量效應(yīng)有關(guān)。

作者之前的研究顯示的雜合子插入MITE啟動(dòng)子區(qū)域和一個(gè)FhRWP的CDS序列區(qū)域SNP（C-G），導(dǎo)致這個(gè)基因的分裂成兩個(gè)單倍型，M等位基因（MITE）和P等位基因（沒(méi)有MITE）。根據(jù)Mo和PO腋芽的轉(zhuǎn)錄組結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)PO中RWP轉(zhuǎn)錄本高表達(dá)P等位基因，而Mo中M等位基因表達(dá)較小，于是作者構(gòu)建了CRISPR/Cas9載體，以敲除FhRWP，結(jié)果表明，插入MITE可以通過(guò)促進(jìn)含有MITE的P等位基因的表達(dá)，同時(shí)減少不插入MITE的M等位基因的表達(dá)，從而改變?cè)摶虻谋磉_(dá)模式。雖然FhRWP在ko-47-1和ko-47-2中的FhRWP的表達(dá)下降到與Mo一致的水平，但P等位基因突變導(dǎo)致的過(guò)早終止導(dǎo)致了FhRWP功能的喪失，因此，ko-47-1和ko-47-2植株表現(xiàn)出新的表型，如生長(zhǎng)遲緩和花芽分化失敗。

此外，對(duì)對(duì)照和轉(zhuǎn)基因株系的腋芽進(jìn)行差異表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，這些基因在確定植物器官特性和植物器官形成等過(guò)程中存在明顯的富集，與開(kāi)花相關(guān)的FT/TFL1基因家族的表達(dá)也存在差異；此外，有研究表明CEN促進(jìn)了芽的休眠作用，通過(guò)酵母單雜交，發(fā)現(xiàn)FhRWP直接調(diào)控FhCEN的啟動(dòng)子區(qū)域。

柑橘胚愈傷組織的誘導(dǎo)具有明顯的基因型依賴(lài)性，作者在Mo基因型山橘中過(guò)表達(dá)FhRWP的P等位基因CDS，檢測(cè)到GFP的植株胚胎愈傷組織增長(zhǎng)迅速。qRT-PCR顯示FhRWP表達(dá)高度上調(diào)，細(xì)胞分裂素、ABA和水楊酸激素水平有顯著變化，而生長(zhǎng)素和赤霉素水平則無(wú)顯著性差異，F(xiàn)hRWP的過(guò)表達(dá)有助于Mo基因型山橘莖段上胚胎愈傷組織的形成。轉(zhuǎn)錄組結(jié)果顯示，WUS和CLV1等再生途徑相關(guān)的低豐度基因表達(dá)上調(diào)，在OE-FhRWP愈傷組織中，WUS與CLV1表達(dá)量增加，與激素分析結(jié)果一致，與ABA和細(xì)胞分裂素合成途徑相關(guān)的基因，包括IPT、CKK、AHK、PYL的表達(dá)存在顯著差異。

3.FhRWP在柑橘多種組織繁殖中的多效性

多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)hRWP在協(xié)調(diào)細(xì)胞命運(yùn)和啟動(dòng)植物再生和繁殖過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，因此，該研究對(duì)腋芽MO/PO胚珠的表達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行了整合的轉(zhuǎn)錄組分析。差異基因在花器官發(fā)生和繁殖相關(guān)的生物過(guò)程顯著富集，其中來(lái)自MADS和WOX等基因家族的轉(zhuǎn)錄因子，包括FhWUS和FhAGL6，均顯著富集，在過(guò)表達(dá)的愈傷組織中，共鑒定出354個(gè)差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，GO注釋顯示與胚胎后發(fā)育和再生相關(guān)的過(guò)程顯著相關(guān)。值得注意的是，屬于GRF和TALE等基因家族的轉(zhuǎn)錄因子，包括FhAHT1和FhGRF1，表現(xiàn)出顯著的富集，這些基因已被廣泛報(bào)道參與光形態(tài)建成、葉片發(fā)育等信號(hào)通路。

同時(shí)，作者在Mo和PO胚珠中發(fā)現(xiàn)了56個(gè)差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子，它們與分生組織維持和胚胎后發(fā)育相關(guān)的過(guò)程顯著相關(guān)，其中，來(lái)自NAC、NAC等基因家族的轉(zhuǎn)錄因子，包括FhNAC等轉(zhuǎn)錄因子顯著富集。此外，還發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)與柑橘核細(xì)胞胚發(fā)育密切相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子FhC2H2，這些基因參與了傷口的愈合、再生和繁殖，研究結(jié)果表明，F(xiàn)hRWP可能是一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)控樞紐，通過(guò)調(diào)節(jié)下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和影響各種組織來(lái)影響植物的再生。

思路發(fā)散

該研究從ATAC-seq入手，先從特異性及差異開(kāi)放區(qū)域相關(guān)基因中篩選出來(lái)部分目的基因，再結(jié)合轉(zhuǎn)錄組基因表達(dá)以及大量基因編輯逐步完善FhRWP調(diào)節(jié)柑橘繁殖中的多效性，與直接從轉(zhuǎn)錄組入手篩選基因相比，初篩的基因范圍可能會(huì)更小，更利于進(jìn)一步鎖定關(guān)鍵基因，為后續(xù)其他研究提供了新的思路。

參考文獻(xiàn)：

Song X, Wang N, Zhou Y, Tian X, Xie Z, Chai L, Wu X, Xu Q, Zhang F, Ye J, Deng X. Adventitious embryonic causal gene FhRWP regulates multiple developmental phenotypes in citrus reproduction. Plant J. 2024 Aug;119(3):1494-1507. doi: 10.1111/tpj.16870. Epub 2024 Jun 16.

英文標(biāo)題：Haplotype‐resolved genome of a papeda provides insights into the geographical origin and evolution of Citrus

發(fā)表期刊：Journal of Integrative Plant Biology

影響因子：9.3

合作單位：西南大學(xué)柑桔研究所等

百邁客生物為該研究提供了基因組測(cè)序及組裝等相關(guān)工作。

研究背景

柑橘是世界上種植最廣泛的水果之一，目前在140多個(gè)國(guó)家和地區(qū)種植。雖然過(guò)去的二十年里柑橘植物的種群結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性已被調(diào)查，但由于其豐富的資源類(lèi)型和雜交頻繁，許多柑橘物種的起源和進(jìn)化仍不清楚。野生柑橘物種和原始柑橘保存了豐富的遺傳資源和遺傳多樣性，可用于闡明柑橘物種的起源和進(jìn)化。2015年，在西雙版納發(fā)現(xiàn)一棵200多年的野生柑橘樹(shù)大翼葉柑橘（DYC002），被認(rèn)為是研究柑橘進(jìn)化及苦味馴化的很好材料。

研究方法

DYC002單倍型基因組組裝：PacBio HiFi 180×；llumina 75×；HIC 134×

群體進(jìn)化研究：378份具有代表性的材料進(jìn)行全基因組重測(cè)序分析；平均測(cè)序深度32.6×

DYC002轉(zhuǎn)錄組測(cè)序：幼葉、莖、花、小果和根（3個(gè)生物學(xué)重復(fù)）

研究結(jié)果

作者利用53.7G PacBio HiFi、22.6G illumina reads和40.1G Hi-Creads，首先組裝出318.71 Mbp大小的contig版本基因組，contig N50為2.48 M，接著利用HIC數(shù)據(jù)將contig 掛載到染色體上，得到得到294 Mbp的基因組，BUSCO評(píng)估完整性大于98%，LTR組裝指數(shù)（LAI）得分高達(dá)21.1，測(cè)序數(shù)據(jù)回比率為97.43%，進(jìn)一步支持了組裝的完整性。最后對(duì)DYC002基因組注釋?zhuān)沧⑨尩?4,652個(gè)蛋白編碼基因和215,693個(gè)重復(fù)序列。重復(fù)序列多為L(zhǎng)TR，尤其是Gypsy LTR和Copia LTR，占組裝基因組的23.62%。比較基因組發(fā)現(xiàn)DYC002有191個(gè)基因家族正在快速進(jìn)化。GO富集分析表明，這些快速進(jìn)化的基因主要富集于萜烯合酶活性、倍半萜合酶活性、（4S）-檸檬烯合酶活性、(E)-檸檬烯合酶活性、葡萄糖苷酶活性和-葡萄糖苷酶活性等功能，表明DYC002在進(jìn)化過(guò)程中香氣和風(fēng)味發(fā)生了顯著變化。

圖1-比較基因組分析

利用CCS數(shù)據(jù)和HIC數(shù)據(jù)，作者組裝出DYC002的兩套單倍型基因組，長(zhǎng)度分別為294和300 Mbp，注釋的基因數(shù)量分別為28000和27785個(gè)；BUSCO完整度分別為97.39%和97.33%。通過(guò)比較分析，兩單倍型基因組間存在175萬(wàn)個(gè)SNPs，303,686個(gè)Indels，轉(zhuǎn)錄組分析表明，兩個(gè)單倍型中等位基因的表達(dá)高度一致。葉片中等位基因特異性表達(dá)基因（ASEGs）數(shù)量最高，而花中數(shù)量最低。在單倍型1和單倍型2的組裝中分別發(fā)現(xiàn)了535個(gè)和499個(gè)單倍型特異性基因。

圖2-單倍型基因組比較分析

為了說(shuō)明柑橘物種的進(jìn)化歷史，作者從378份具有代表性的柑橘材料中獲得了基因組重測(cè)序數(shù)據(jù)，利用核基因組SNPs進(jìn)行的系統(tǒng)發(fā)育分析，除了莽山野柑，柑橘屬可分為兩個(gè)進(jìn)化支，一支以寬皮柑橘、宜昌橙、香橙、甜橙等為代表，另一支包括大翼橙、澳指檬、澳沙檬、枸櫞、紅河大翼橙、柚、酸橙等。推測(cè)柑橘屬植物從起源中心朝東南亞和中國(guó)東部?jī)蓚€(gè)方向進(jìn)行演化和傳播。選擇性清除分析表明，苦味在柑橘馴化過(guò)程中具有較高的選擇，共鑒定出672個(gè)選擇性?huà)呙鑵^(qū)，一些參與類(lèi)檸檬苦素和類(lèi)黃酮生物合成的4-香豆酸-CoA連接酶、糖苷轉(zhuǎn)移酶受到選擇。

圖3-群體進(jìn)化分析

研究總結(jié)

高質(zhì)量基因組的發(fā)表對(duì)了解柑橘發(fā)揮重要作用。然而，由于其復(fù)雜的遺傳背景，許多柑橘物種的起源和進(jìn)化仍不清楚。作者從頭組裝了DYC002的294mbp染色體水平的基因組，對(duì)兩個(gè)單倍型基因組比較，發(fā)現(xiàn)了1.2%的基因組內(nèi)變異，包括175 萬(wàn)個(gè)SNPs，149,471個(gè)插入和154,215個(gè)缺失。以該基因組為參考，對(duì)378份具有代表性的柑橘材料進(jìn)行了重測(cè)序和系統(tǒng)發(fā)育分析，作者研究柑橘屬可分為兩個(gè)進(jìn)化支，證實(shí)了柑橘核心種的主要起源中心是華南地區(qū)，特別是喜馬拉雅-橫斷山脈。該研究為了解柑橘品種的起源和進(jìn)化提供了新的視角，并可能為柑橘育種和改良提供有價(jià)值的基因組資源。

文章題目：T2T?genome,?pan-genome?analysis?and?heat?stress response?genes?in?Rhododendron?species

發(fā)表期刊：iMeta

影響因子：23.8

合作單位：貴州大學(xué)，華北理工大學(xué)

百邁客生物為此項(xiàng)研究提供基因組測(cè)序及部分分析服務(wù)。

研究亮點(diǎn)：

① 該研究首次報(bào)道了具有13條染色體的高質(zhì)量端粒到端粒（T2T）的百合杜鵑基因組；

② 基于15個(gè)杜鵑屬植物基因組，對(duì)杜鵑屬植物進(jìn)行了泛基因組分析；

③ 結(jié)合基因組測(cè)序和全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，鑒定了幾個(gè)與熱脅迫相關(guān)的關(guān)鍵基因和miRNA，為杜鵑屬植物的比較基因組學(xué)和功能基因組學(xué)研究提供了豐富的資源。

研究背景

杜鵑花屬于杜鵑花科，是木本植物中最大的屬之一。全世界大約有1000種杜鵑花，中國(guó)是重要的分布中心。它們?cè)谙柴R拉雅-橫斷山脈經(jīng)歷了進(jìn)化輻射，橫斷山脈是世界生物多樣性的熱點(diǎn)。杜鵑花屬植物因其觀賞價(jià)值而在園藝中占有重要地位。全球氣候變化導(dǎo)致溫度升高，而熱脅迫會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育。然而，杜鵑花植物通常適應(yīng)較冷的氣候。利用多組學(xué)分析和分子生物學(xué)技術(shù)研究杜鵑花對(duì)高溫脅迫的響應(yīng)機(jī)制，對(duì)選育耐熱品種、擴(kuò)大杜鵑花栽培范圍具有重要意義。

材料及方法

T2T基因組組裝：Rhododendron liliiflorum

泛基因組分析：4個(gè)本次組裝的基因組+11個(gè)已報(bào)到的杜鵑屬基因組

全轉(zhuǎn)錄組：CK熱處理、熱處理3天（H3）和6天（H6）條件下進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序

兩對(duì)具有代表性的miRNAs和相關(guān)靶基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。

研究結(jié)果

1.杜鵑屬植物基因組測(cè)序、組裝與評(píng)價(jià)

該研究通過(guò)PacBio HiFi、Oxford Nanopore Technology（ONT）、Illumina和Hi-C技術(shù)（圖1A，表S1-6）對(duì)四種杜鵑花植物（Rhododendron liliiflorum、Rhododendron decorum、Rhododendron platypodum和Rhododendron concinnum）進(jìn)行從頭基因組測(cè)序。通過(guò)K-mer估算的R. liliiflorum、R. decorum、R. platypodum和R. concinnum的基因組大小分別為759.08 Mb、581.05 Mb、593.47 Mb和1356.22 Mb，并通過(guò)流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)一步驗(yàn)證（表S1，圖1B）。

作者發(fā)現(xiàn)，R. concinnum的基因組幾乎是其他三個(gè)物種的兩倍大。因此，作者們利用流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)一步分析了染色體核型，首次發(fā)現(xiàn)R. concinnum為四倍體，核型為2n=4x=52，與其他三個(gè)二倍體物種（2n=2x=26）有明顯差異（圖1C，表S1）。

4個(gè)物種的基因組大小分別為793.25 Mb、649.87 Mb、652.27 Mb和1321.11 Mb（表S1）。經(jīng)Hi-C檢測(cè)，4個(gè)種的染色體錨定率均在97.90%以上（圖1D，表S5）。作者獲得了4個(gè)高質(zhì)量的組裝基因組，支架N50大于48.68 Mb。核心真核基因作圖法（CEGMA）值從95.63%到99.56%，基準(zhǔn)通用單拷貝同源序列（BUSCO）值從96.65%到97.34%，讀取作圖率超過(guò)99.40%（表S7）。

最重要的是，作者獲得了一個(gè)高質(zhì)量的R. liliiflorumT2T基因組，該基因組由13條染色體組成，檢測(cè)到24個(gè)端粒和13個(gè)著絲粒（圖S1A，表S8-11）。其中11條染色體在端粒與端粒之間沒(méi)有間隙，另外2條染色體只有一個(gè)間隙。百合杜鵑花基因組的重疊群N50大于58.56MB，大于以往大多數(shù)杜鵑基因組的重疊群N50。采用BUSCO軟件對(duì)基因組完整性進(jìn)行評(píng)估（96.65%），基因組一致性質(zhì)量值（QV）為43.71（表S1）?；蚪MLTR組裝指數(shù)（LAI）值為21.15（圖S1B），表明已達(dá)到最高質(zhì)量水平（LAI≥20）。

重復(fù)序列占4個(gè)基因組的49.10%以上，以長(zhǎng)末端重復(fù)序列（LTRs）最多（圖1E，表S11）。在這四個(gè)基因組中，共預(yù)測(cè)到41406、41084、40556和83203個(gè)基因（表S12）。檢測(cè)到超過(guò)97.15%的BUSCO基因，說(shuō)明預(yù)測(cè)的完整性較高（表S13）。NR、eggNOG、GO、KEGG、TrEMBL、KOG、Swissprot和Pfam數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)92.16%以上的基因進(jìn)行了注釋?zhuān)ū鞸14）。共檢測(cè)到2355、4862、2852和9511個(gè)非編碼RNA（表S15）。

2.15個(gè)杜鵑屬植物泛基因組分析

杜鵑屬植物以其多樣的花朵展示而聞名，近年來(lái)，隨著第一個(gè)R. delavayi基因組的公布，一些基因組被解碼，引起了科學(xué)界的高度關(guān)注。報(bào)道了幾種杜鵑屬植物的基因組，如R. griersonianum、R. Henanense、R. Irroratum、R. kiyosumense、R. Ripense、R. Vialii、R. nivale和R. williamsianum。這些基因組為泛基因組研究奠定了基礎(chǔ)?；谶@四個(gè)高質(zhì)量基因組以及11個(gè)先前發(fā)表的基因組，對(duì)杜鵑屬植物進(jìn)行了泛基因組分析（圖1F，表S16）。選擇T2T水平的R. liliiflorum基因組作為參考。該泛基因組通過(guò)添加394.57?Mb和14424個(gè)基因，擴(kuò)展了T2T水平的R. liliiflorum基因組。15個(gè)物種的基因家族數(shù)量為45731個(gè)，包括5734個(gè)核心基因家族、37027個(gè)可有可無(wú)的基因家族和2970個(gè)私有基因家族（圖1G、圖S2A、表S17）。利用打亂圖分析了15個(gè)物種間基因家族共享與唯一性的關(guān)系。最后，作者基于聚類(lèi)分析構(gòu)建了基因家族存在與否的分布圖（圖1H）。在2970個(gè)私有基因家族中，R.irroratum（1705）的物種特異性基因最多（表S17，圖S2B）。功能富集分析表明，“倍半萜和三萜生物合成”和“亞油酸代謝”途徑顯著富集（圖S3）。共鑒定出121185個(gè)核心基因，R. ovatum基因組的數(shù)量最多（9847）（圖S2B）。功能富集分析表明，與花的顏色和香味相關(guān)的基因途徑顯著富集，如檸檬烯和蒎烯降解（圖S4）。

3.15個(gè)杜鵑屬植物基因組的變異分析

基于以T2T基因組為參考的泛基因組分析，作者對(duì)杜鵑花的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）、插入和缺失（InDels）以及結(jié)構(gòu)變異（SVs）等變異進(jìn)行了全面鑒定（圖1I-L，圖S5）。四倍體R. concinnum具有最多的SNP（1876446）和InDels（447281）（圖1I，表S18-19）。功能富集分析表明，含有SNPs和InDels的基因在“碳代謝”和“氨基酸生物合成”途徑中顯著富集。R. concinnum的SV數(shù)量最多，達(dá)到7694（表S20）。同時(shí)，作者進(jìn)一步將SVs細(xì)分為重復(fù)（DUP）、易位（TRANS）和反轉(zhuǎn)（INV），發(fā)現(xiàn)在大多數(shù)杜鵑屬植物中，前者的數(shù)量超過(guò)后者（圖S6-7）。SVs基因與SNPs或InDels基因相比表現(xiàn)出明顯的模式，主要集中在RNA聚合酶和mRNA監(jiān)控途徑上。

4.15個(gè)杜鵑花基因組的LTR分析

該研究在15個(gè)杜鵑屬物種的全基因組中鑒定了70759個(gè)LTR，其中R. griersonianum基因組的LTR數(shù)量最多（7323）（表S21）。作者發(fā)現(xiàn)，在過(guò)去的一百萬(wàn)年中，大多數(shù)杜鵑花物種只經(jīng)歷了一次插入事件的爆發(fā)，而R. delavayi、R. molle和R. williamsianum經(jīng)歷了兩次插入事件的爆發(fā)。兩個(gè)事件分別發(fā)生在1.53mya和2.94mya。作者對(duì)15個(gè)物種的LTR進(jìn)行聚類(lèi)，得到每個(gè)聚類(lèi)中的共享LTR。結(jié)果表明，共有2622個(gè)LTR聚類(lèi)，其中R. platypodum最多（531個(gè)）。R. liliiflorum中特異性L(fǎng)TRs數(shù)量最多（109個(gè)），而R. williamsianum中未發(fā)現(xiàn)物種特異性L(fǎng)TRs。聚類(lèi)圖顯示，R.williamsianum與其他物種共享LTR的比例最高（圖1M）。此外，LTR在染色體中部的分布密度大于兩端（圖1N）。

5.15個(gè)杜鵑屬植物基因組的共線(xiàn)性分析

通過(guò)共線(xiàn)性分析，研究發(fā)現(xiàn)15個(gè)杜鵑基因組普遍表現(xiàn)出良好的共線(xiàn)性（圖1O）。共線(xiàn)性區(qū)組數(shù)從336個(gè)（R. henanense?vs?R. delavayi）到692個(gè)（R. irroratum?vs?R. prattii）。此外，還發(fā)現(xiàn)了一些基因組轉(zhuǎn)座現(xiàn)象，如R. ovatum7號(hào)染色體的末端區(qū)域與R. simsii和R. henanense。

圖 1. 4種杜鵑屬及11種已發(fā)表杜鵑屬植物的基因組分析 （A）四種杜鵑花的開(kāi)花照片；（B）通過(guò)k-mer進(jìn)行基因組調(diào)查。（C）流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)染色體核型；（D）基因組組裝的Hi-C接觸圖；（E）轉(zhuǎn)座子、SSR、基因密度和GC含量在染色體上的分布；（F）核心（紅色）和非核心（藍(lán)色）基因家族數(shù)量趨勢(shì)圖；（G）核心集群、可有可無(wú)集群和私有集群的家族數(shù)量；（H）核心、可有可無(wú)和私有集群的存在和缺失分析；（I）百合杜鵑花基因組中基因密度、SNP和InDel變異的分布情況；（J-L）以T2T基因組為參照，研究了端粒紅豆杉、鴨嘴獸和短柄紅豆杉基因組的同源性和重排；（M）兩個(gè)物種之間共享LTR的比例（Rconc:?R. concinnum; Rdeco:?R. decorum; Rdela:?R. delavayi; Rgrie:?R. griersonianum; Rhena:?R. henanense; Rirro:?R. irroratum; Rlili:?R. liliiflorum; Rmoll:?R. molle; Rovat:?R. ovatum; Rplat:?R. platypodum; Rprat:?R. prattii; Rripe:?R. ripense; Rsims:?R. simsii; Rvial:?R. vialii; Rwill:?R. williamsianum）；（N）LTR在染色體上的分布。x軸代表染色體位置的百分比，y軸代表LTR的插入時(shí)間；（O）15種杜鵑屬植物的基因組共線(xiàn)性。右邊的數(shù)字表示共線(xiàn)塊編號(hào)。

6.熱反應(yīng)基因的全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與檢測(cè)

為了探索杜鵑花的耐熱基因和調(diào)控機(jī)制，該研究在CK熱處理、3天熱處理（H3）和6天熱處理（H6）條件下進(jìn)行了全轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（圖2A，表S22）。共鑒定出50648個(gè)mRNAs、17476個(gè)lncRNAs、448個(gè)miRNAs和6299個(gè)circRNAs（圖2B）。此外，在CK、H3和H6處理中，632個(gè)mRNAs、21個(gè)lncRNAs和6個(gè)miRNAs的表達(dá)和共享存在差異（圖2C）。

7.候選基因的功能驗(yàn)證

該研究選擇了兩對(duì)具有代表性的miRNAs和相關(guān)靶基因進(jìn)行功能驗(yàn)證。熱處理后3h和6h，靶基因表達(dá)顯著上調(diào)，小RNA表達(dá)顯著下調(diào)。作者進(jìn)一步研究了miR177對(duì)RdbHLH153（Rhdel02G0118700）表達(dá)和miR49對(duì)RdMYB1R1（Rhdel08G0208700）表達(dá)的影響。將螢火蟲(chóng)熒光素酶分別融合到RdbHLH153和RdMYB1R1的C端，并將miR49和miR177分別插入SK載體（圖2D）。結(jié)果顯示，RdbHLH153中的miR177和RdMYB1R1中的miR49的靶位點(diǎn)略有改變（圖2E）。用RdbHLH153/RdMYB1R1與空SK載體（混合并滲透）或RdbHLH153與miR177（RdMYB1R1和miR49）的混合物對(duì)煙草單葉滲透區(qū)進(jìn)行滲透。均顯示熒光素酶信號(hào)的誘導(dǎo)，而R. delavayi中過(guò)表達(dá)的miR177和miR49可消除RdbHLH153/RdMYB1R1產(chǎn)生的信號(hào)（圖2E-G）。

為了進(jìn)一步研究RdbHLH153和RdMYB1R1在熱脅迫中的作用，采用花浸法獲得了過(guò)表達(dá)RdbHLH153和RdMYB1R1的轉(zhuǎn)基因擬南芥株系（表S23）。36 h熱處理后，轉(zhuǎn)基因植株的生長(zhǎng)明顯優(yōu)于WT（圖2H）。經(jīng)過(guò)熱處理后，幼苗恢復(fù)正常狀態(tài)5天，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因植株轉(zhuǎn)活，WT葉片全部變黃。說(shuō)明RdbHLH153和RdMYB1R1在提高耐熱性中起重要作用。DAB和NBT染色顯示，與野生型植株相比，RdbHLH153/RdMYB1R1 OE株系中H2O2和O?2的含量顯著降低（圖2I）。

圖2. miRNA和靶基因的全轉(zhuǎn)錄組分析及功能驗(yàn)證 （A）R. delavayi的對(duì)照（CK）和熱處理（H3和H6）；（B）mRNA、lncRNA、miRNA和circRNA的鑒定和差異表達(dá)分析；（C）三種比較中特異性和常見(jiàn)的差異表達(dá)RNA；（D）效應(yīng)器和報(bào)告器結(jié)構(gòu)圖；（E）miR49和miR177靶點(diǎn)突變示意圖；（F）熒光素酶測(cè)定統(tǒng)計(jì)。誤差條表示三個(gè)重復(fù)的SEs（*，p?< 0.05）。（G）熒光素酶成像分析；（H）RdbHLH153和RdMYB1R1的過(guò)表達(dá)增強(qiáng)了耐熱性。NS表示無(wú)熱應(yīng)激，HS-A表示36 h熱應(yīng)激，HS-R表示36 h熱處理后在常溫下恢復(fù)5天；（I）二氨基聯(lián)苯胺（DAB）和硝基藍(lán)四氮唑（NBT）染色法檢測(cè)轉(zhuǎn)基因株系和WT在無(wú)熱脅迫（NS）和熱脅迫（HS）下的H2O2和O?2。

內(nèi)容來(lái)源于iMeta

2025年3月，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院器官移植研究所蘭培祥教授、陳知水教授和肝臟外科程琪教授研究團(tuán)隊(duì)在Journal of Hepatology發(fā)表題為”Sour Neuronal Signalling Attenuates Macrophage Mediated Liver Injury”的研究論文。研究使用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)等多種技術(shù)，深入闡述人鼠中減輕肝缺血再灌注損傷的腦-肝軸調(diào)控通路，發(fā)現(xiàn)酸味刺激竟然可以通過(guò)神經(jīng)信號(hào)緩解肝臟損傷！這一發(fā)現(xiàn)不僅為肝臟疾病的治療提供了新思路，還從現(xiàn)代科學(xué)的角度驗(yàn)證了中醫(yī)“酸入肝”的理論。

文章標(biāo)題：Sour Neuronal Signalling Attenuates Macrophage Mediated Liver Injury

期刊名稱(chēng)：Journal of Hepatology

影響因子：26.7

合作單位：華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院

百邁客生物為該研究提供了10X單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)服務(wù)。

研究背景

在中醫(yī)理論中，酸味與肝臟有著密切的關(guān)系。中醫(yī)經(jīng)典《黃帝內(nèi)經(jīng)》中提到“酸入肝”，認(rèn)為酸味食物能夠滋養(yǎng)肝臟，調(diào)和氣血，促進(jìn)肝臟的生理功能。像檸檬、山楂、醋等酸味食物，常被用來(lái)調(diào)理肝氣郁結(jié)、疏肝解郁。這次的研究，不僅讓中醫(yī)的古老智慧得到了科學(xué)驗(yàn)證，還為酸味在肝臟疾病治療中的應(yīng)用提供了新的依據(jù)。

肝損傷是多種肝病常見(jiàn)的病理生理基礎(chǔ)，與炎癥有關(guān)。肝缺血再灌注損傷是一種局部無(wú)菌炎癥響應(yīng)，主要由先天免疫細(xì)胞驅(qū)動(dòng)，是肝切除術(shù)中早期器官功能障礙和衰竭的重要原因。傳統(tǒng)認(rèn)為肝缺血再灌注引起的炎癥是由肝和死亡細(xì)胞釋放的DAMP（損傷相關(guān)分子蛋白）被肝駐留庫(kù)普夫細(xì)胞、單核細(xì)胞、單核-巨噬細(xì)胞等識(shí)別，釋放趨化因子和促炎癥因子，招募循環(huán)白細(xì)胞促使炎癥發(fā)生。此外，近年來(lái)，神經(jīng)免疫調(diào)控成為研究熱點(diǎn)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，神經(jīng)系統(tǒng)可以通過(guò)釋放神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)肽等分子來(lái)調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。然而，如何通過(guò)神經(jīng)信號(hào)來(lái)治療肝臟炎癥，仍然是一個(gè)未解之謎。

材料及方法

研究方法：單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序（n=3，肝及腹腔神經(jīng)節(jié)），組織學(xué)染色，熒光染色，病毒示蹤，免疫印記，免疫沉淀串聯(lián)質(zhì)譜，bulk RNA-seq，qRT-PCR，流式細(xì)胞術(shù)等。

研究材料：C57BL/6J小鼠缺血再灌注損傷模型，Fam19a2-/-Ccr2-/-小鼠，小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系HT122。

研究結(jié)果

1.酸刺激減輕肝缺血再灌注損傷

研究者首先構(gòu)建酸刺激下肝臟缺血再灌注損傷（IRI）小鼠模型，發(fā)現(xiàn)酸刺激可以減少肝組織損傷以及血清標(biāo)志物水平。但是，使用丁卡因局麻小鼠舌頭或者灌胃檸檬酸不能減少肝損傷和血清標(biāo)志物水平；NMDAR阻斷劑1（阻斷NMDAR介導(dǎo)的興奮性突觸傳遞）立體定位注射到腹后內(nèi)側(cè)核（VPN）后，酸刺激后IRI肝的血清標(biāo)志物水平和肝損傷程度無(wú)明顯變化，表明神經(jīng)系統(tǒng)在酸刺激減輕IRI過(guò)程中起重要作用。此外，小鼠VPN注射示蹤病毒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，肝臟以及CG（腹腔神經(jīng)節(jié)）均檢測(cè)到熒光，行腹腔神經(jīng)節(jié)切除術(shù)能降低IRI肝的組織損傷和血清標(biāo)志物水平，表明酸刺激減輕肝損傷過(guò)程通過(guò)腦-CG-肝軸。

圖1-酸通過(guò)神經(jīng)減輕小鼠肝臟缺血再灌注損傷

圖2-腦和肝中分布的H129感染神經(jīng)

2.酸刺激通過(guò)減少TAFA2產(chǎn)生降低肝IRI

對(duì)肝IRI小鼠、酸刺激后肝IRI小鼠及sham（假手術(shù)）小鼠的肝臟和CG進(jìn)行單細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄組測(cè)序，結(jié)果顯示IRI引起肝細(xì)胞和神經(jīng)元基因表達(dá)譜發(fā)生變化，IRI肝中免疫細(xì)胞數(shù)量增加，但酸刺激后IRI樣本中免疫細(xì)胞數(shù)量減少。神經(jīng)元較為特異性地表達(dá)TAFA2，IRI可引起肝神經(jīng)元TAFA2表達(dá)水平增加，但酸刺激使得TAFA2表達(dá)水平降到與sham對(duì)照組相近水平。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鉀離子可引起小鼠海馬神經(jīng)元細(xì)胞系HT22顯著高表達(dá)TAFA2，使用鉀離子通道抑制劑可減輕肝損傷，支持酸刺激通過(guò)神經(jīng)系統(tǒng)減輕肝損傷的假設(shè)。進(jìn)一步的，使用慢病毒敲低神經(jīng)元TAFA2表達(dá)水平或使用TAFA2敲基因鼠，發(fā)現(xiàn)IRI引起的肝組織損傷、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)以及血清標(biāo)志物水平降低，表明TAFA2在肝IRI中有著重要作用。

圖3-酸刺激減少小鼠IRI肝中神經(jīng)細(xì)胞Fam19a2表達(dá)水平

圖4-Fam19a2敲除或敲低，使得小鼠肝臟缺血再灌注損傷降低

?3.IRI肝中TAFA2與巨噬細(xì)胞相互作用

體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)TAFA2不引起肝細(xì)胞凋亡；snRNA-seq數(shù)據(jù)顯示IRI肝中巨噬細(xì)胞比例增加且炎癥相關(guān)基因表達(dá)水平增加，但在酸刺激組中降低；流式細(xì)胞術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TAFA2與巨噬細(xì)胞結(jié)合而不與T/B細(xì)胞結(jié)合，不論是否酸刺激T/B細(xì)胞比例無(wú)顯著變化，IRI肝中CD11b+F4/80low?巨噬細(xì)胞增加而酸刺激可降低該巨噬細(xì)胞數(shù)量；TAFA2敲除或敲低抑制IRI肝中巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，這些結(jié)果表明TAFA2促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化。體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TAFA2可以激活BMDM（骨髓來(lái)源巨噬細(xì)胞），引起Il1α，Il1β，Il6和Tnfα的表達(dá)，這些結(jié)果表明TAFA2激活的巨噬細(xì)胞介導(dǎo)了肝IRI。

圖5-TAFA2使得IRI中巨噬細(xì)胞比例增加，刺激炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生

4.TAFA2通過(guò)CCR2與巨噬細(xì)胞互作

體外實(shí)驗(yàn)表明巨噬細(xì)胞上的CCR2是TAFA2受體，CCR2敲除小鼠IRI肝的組織損傷以及巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)降低，血清標(biāo)志物水平降低。TAFA2或CCL2刺激后BMDM的bulk RNA-seq數(shù)據(jù)表現(xiàn)出幾乎一致的轉(zhuǎn)錄組表達(dá)譜，粘附、代謝、Ras信號(hào)通路相關(guān)差異基因表達(dá)上調(diào)，代謝和核糖體通路相關(guān)基因表達(dá)下調(diào)，TAFA2誘導(dǎo)BMDM更高的表達(dá)Il1α，Il1β，Il6，Tnfα以及干擾素相關(guān)基因，促進(jìn)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥響應(yīng)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明TAFA2促使巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥響應(yīng)主要依賴(lài)CCR2，但巨噬細(xì)胞上也可能存在其他的TAFA2受體。

圖6-TAFA2與巨噬細(xì)胞表面CCR2互作

5.酸刺激減輕人類(lèi)肝切除術(shù)中肝IRI

為了確認(rèn)酸刺激在人類(lèi)肝IRI中的作用，研究者進(jìn)行了開(kāi)放、隨機(jī)、空白對(duì)照臨床試驗(yàn)（ChiCTR2400088096），包含多種良性/惡性肝腫瘤、肝外傷、膿腫、囊腫和包蟲(chóng)病，由于手術(shù)期間門(mén)靜脈短暫阻斷以減少肝切除過(guò)程中出血，導(dǎo)致肝出現(xiàn)缺血再灌注損傷。干預(yù)組33名患者，術(shù)前24h開(kāi)始，每8h給與新鮮的25mM檸檬酸（持續(xù)5min），對(duì)照組33名患者不接受酸刺激，剔除6名術(shù)中肝缺血超過(guò)30min患者以及4名依從性差患者，肝切除術(shù)后第1/3/5天對(duì)患者肝功能進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果顯示酸刺激組血清ALT和AST水平顯著低于對(duì)照組，高ALT水平（>500 U/L）患者數(shù)量也顯著更低，這些結(jié)果表明酸刺激可減輕人類(lèi)肝切除術(shù)引起的肝IRI。

圖7-酸刺激減輕人類(lèi)肝切除術(shù)中肝IRI

研究總結(jié)

該研究首次揭示了腦-肝軸在肝臟IRI中的調(diào)控作用，闡明了酸味刺激通過(guò)神經(jīng)信號(hào)通路緩解肝臟損傷的機(jī)制。研究不僅為肝臟IRI的治療提供了新的思路，還為神經(jīng)免疫調(diào)控在其他器官炎癥中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。研究團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)將進(jìn)一步探索神經(jīng)刺激療法在肝臟疾病中的應(yīng)用，特別是通過(guò)調(diào)控腦-肝軸來(lái)緩解肝臟炎癥和損傷。此外，研究團(tuán)隊(duì)還將深入研究TAFA2蛋白的作用機(jī)制，開(kāi)發(fā)針對(duì)TAFA2-CCR2信號(hào)通路的靶向藥物，為肝臟疾病的治療提供更多選擇。

研究背景

葡萄（Vitis）在全球范圍種植廣泛，即可鮮食又可加工成葡萄酒等，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是農(nóng)民致富、鄉(xiāng)村振興、人民美好生活中不可或缺的重要園藝作物。葡萄屬于葡萄科葡萄屬植物，該屬包括兩個(gè)亞屬，麝香葡萄亞屬(Muscadinia Planch)和真葡萄亞屬(Euvitis Planch），共計(jì)70余個(gè)種；根據(jù)地理分布可將其分為三大類(lèi)群，歐亞種群、北美種群和東亞種群。

葡萄作為最古老的馴化作物之一（約公元前11,000年），漫長(zhǎng)的持續(xù)馴化和多年的育種改良導(dǎo)致現(xiàn)代葡萄品種的遺傳多樣性縮小和抗性丟失，使其易受病蟲(chóng)、逆境等各種不利條件的影響。近年北美葡萄泛基因組（Genome biology, 2023），歐洲葡萄泛基因組（Nature Genetics, 2024）的相繼報(bào)道，野生葡萄以其豐富的遺傳多樣性和超強(qiáng)的抗性基因再次受到關(guān)注，但以大群體染色體級(jí)基因組組裝為基礎(chǔ)，涵蓋主要品種，特別是包含東亞野生種葡萄的屬級(jí)泛基因組一直未見(jiàn)報(bào)道。因此構(gòu)建涵蓋整個(gè)葡萄屬的泛基因組將成為了解葡萄遺傳多樣性、開(kāi)展功能基因組學(xué)研究、識(shí)別隱性遺傳特性以及葡萄精準(zhǔn)改良的關(guān)鍵資源。

材料方法及研究結(jié)果

該研究首先組裝了釀酒葡萄（Vitis vinifera）霞多麗的完整單倍型基因組，并首次基于ChIP-seq數(shù)據(jù)鑒定了葡萄著絲粒序列，解析著絲粒的衛(wèi)星重復(fù)序列結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)單倍型著絲粒之間的顯著差異，表明其快速進(jìn)化。其次，該研究通過(guò)對(duì)591個(gè)葡萄材料的群體基因組分析，選取了72個(gè)代表性葡萄材料（包括25個(gè)野生種和47個(gè)栽培種）進(jìn)行染色體水平的單倍型基因組組裝（圖1），基因組驗(yàn)證表明這些單倍體基因組序列具有較高的質(zhì)量和完成度。

圖1-葡萄樣品全球地理分布及其果實(shí)和葉片形態(tài)

鑒于葡萄基因組因頻繁雜交而具有的高度雜合性，單倍型基因組不僅能精確解析雜合區(qū)域序列，而且對(duì)分析葡萄的育種歷史也至關(guān)重要。該研究構(gòu)建了單倍型系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹(shù)，揭示了葡萄屬植物復(fù)雜的育種歷史和豐富的遺傳多樣性。結(jié)果顯示，北美和歐洲品種存在較多內(nèi)部雜交，而東亞品種的內(nèi)部雜交較少，跨大洲雜交事件有限（圖2）。特別是東亞葡萄極少被開(kāi)發(fā)的遺傳多樣性，表明了其潛在的巨大育種價(jià)值。此次發(fā)布的東亞野生葡萄基因組為葡萄遺傳育種研究提供了強(qiáng)有力的資源支持。

圖2-144個(gè)單倍型基因組系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)

該研究還分析了72份葡萄材料的泛基因組家族，發(fā)現(xiàn)了超過(guò)6.4萬(wàn)個(gè)基因家族，包括不同數(shù)量的核心、可變和私有的基因家族。擬合曲線(xiàn)表明，該研究的泛基因家族數(shù)量趨向飽和，表明葡萄泛基因組接近閉合。研究還系統(tǒng)分析了葡萄屬免疫受體蛋白基因家族NLR，結(jié)合三大種群的葡萄和圓葉葡萄抗霜霉病數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，TIR-NBARC-LRR家族的NLR基因在抗?。ㄒ吧咸眩┖透胁∑咸眩ㄔ耘嗥咸眩┲写嬖陲@著數(shù)量差異，因此有可能是葡萄抗霜霉病表型差異的重要因素之一。該超級(jí)泛基因組分析為研究葡萄屬的遺傳多樣性、進(jìn)化歷史及功能基因挖掘提供了全面的基因組基礎(chǔ)（圖3）。

圖3-葡萄屬72份代表性材料超級(jí)泛基因組基因家族圖譜

其次，該研究進(jìn)一步繪制了目前比較完整的葡萄基因組遺傳結(jié)構(gòu)變異（SV) 圖譜，助力挖掘與抗性及資源利用效率等重要性狀相關(guān)的功能基因（圖4）。該研究通過(guò)全基因組序列比對(duì)和變異檢測(cè)，在67個(gè)Euvitis葡萄樣本中鑒定出132,518個(gè)非冗余結(jié)構(gòu)變異。功能富集分析表明，這些SV與葡萄葉片形態(tài)、病原識(shí)別及生物刺激感知相關(guān)。通過(guò)與已知分子標(biāo)記的比較，該研究鑒定到霜霉病抗性分子標(biāo)記Rpv3相關(guān)SV事件，并發(fā)現(xiàn)三大種群中該SV位點(diǎn)的不同單倍型與葡萄霜霉病抗性有顯著關(guān)聯(lián)性，證明該SV是一個(gè)關(guān)鍵抗病分子標(biāo)記，突出了超級(jí)泛基因組圖譜的價(jià)值。

圖4-葡萄屬72份代表性材料結(jié)構(gòu)變異圖譜

最后，該研究使用葡萄結(jié)構(gòu)變異圖譜和基于霞多麗完整基因組序列，構(gòu)建了涵蓋歐、亞、美三大種群的圖形泛基因組。基于該圖形泛基因組，該研究對(duì)113個(gè)葡萄樣本的霜霉病抗性表型、氣孔表型以及霜霉病侵染轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行了基因組變異的eQTL分析（圖5），鑒定出63個(gè)SV-eQTL和1,808個(gè)SNP-eQTL與葡萄抗霜霉病顯著相關(guān)。在63個(gè)與霜霉病抗性密切相關(guān)的SV的輔助下，該研究定位到一個(gè)氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因VvLHT8。進(jìn)一步的分子功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)VvLHT8可能通過(guò)負(fù)調(diào)控葡萄水楊酸合成和氣孔免疫反應(yīng)進(jìn)而抑制葡萄抗病性，證實(shí)了高質(zhì)量泛基因組輔助的多組學(xué)關(guān)聯(lián)分析在作物重要農(nóng)藝性狀分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)及功能基因挖掘中的高效性。該研究構(gòu)建的葡萄屬超級(jí)泛基因組不僅加深了對(duì)葡萄生物進(jìn)化和育種改良的理解，也為精準(zhǔn)改良葡萄抗病性和多樣性提供了重要的科學(xué)基礎(chǔ)。

圖5-超級(jí)泛基因組圖譜輔助SV-eQTL鑒定及VvLHT8基因功能驗(yàn)證

研究總結(jié)

該研究提供了比較全面的葡萄屬基因組資源，有助于全面解析葡萄基因組的復(fù)雜性和多樣性，從而高效發(fā)掘并利用葡萄特別是野生葡萄種中的優(yōu)異基因。該研究結(jié)合葡萄屬超級(jí)泛基因組、群體轉(zhuǎn)錄組學(xué)和表型組學(xué)，對(duì)葡萄屬遺傳多樣性和重要農(nóng)藝性狀形成機(jī)制的深入探索，為未來(lái)培育超級(jí)葡萄提供了理論基礎(chǔ)和新的思路（圖6），標(biāo)志著葡萄基因組研究邁進(jìn)新的階段，也必將加速推動(dòng)我國(guó)葡萄種質(zhì)創(chuàng)新和葡萄產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

圖6-葡萄屬超級(jí)泛基因組構(gòu)建和應(yīng)用

以下小編列舉三篇成功案例，解析群體在QTL定位中的應(yīng)用。

當(dāng)我們針對(duì)一群體，關(guān)注性狀較多時(shí)，可參照案例一，整篇文章通過(guò)群體圖譜構(gòu)建，QTL定位后幾乎沒(méi)有驗(yàn)證工作，可以幫我們拿到一個(gè)群體QTL的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

案例一

發(fā)表期刊：Plant Physiology and Biochemistry

影響因子：6.1

合作單位：江蘇省徐淮區(qū)徐州農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所農(nóng)業(yè)農(nóng)村部甘薯生物學(xué)與遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

實(shí)驗(yàn)方法：Xin24×Yushu10雜交中選擇212個(gè)F1材料: 特異性位點(diǎn)擴(kuò)增片段測(cè)序（SLAF-seq）；遺傳圖譜構(gòu)建；數(shù)量性狀位點(diǎn)（QTL）定位；GWAS關(guān)聯(lián)（F1群體）

表型檢測(cè)：多年多表型收集

百邁客生物為該研究提供了群體測(cè)序及部分?jǐn)?shù)據(jù)分析服務(wù)。

甘薯作為一個(gè)全球重要的作物，其含有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分以及對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)能力。然而，由于其自交不親和，高雜合度等特性，使其遺傳特征的研究相對(duì)較少。作者從Xin24×Yushu10雜交中選擇212個(gè)F1材料，SLAF-seq測(cè)序，獲得親本26.73×，子代52.25×的測(cè)序數(shù)據(jù)，依據(jù)SNP及百邁客生物自主研發(fā)的HighMap構(gòu)圖軟件，生成一個(gè)長(zhǎng)度為2441.56 cM、平均圖距為0.51 cM的遺傳圖譜。

基于連鎖圖譜，鑒定出26個(gè)QTL，解釋了6.3-10%的表型變異，包括6個(gè)最長(zhǎng)藤蔓長(zhǎng)度 QTL、6個(gè)單株產(chǎn)量 QTL、10個(gè)干物質(zhì)含量QTL、1個(gè)淀粉含量 QTL、一個(gè)可溶性糖含量QTL和2個(gè)類(lèi)胡蘿卜素含量QTL。該研究結(jié)果對(duì)甘薯的標(biāo)記輔助育種和基因克隆具有重要意義。

圖1-表型檢測(cè)

圖2-遺傳圖譜構(gòu)建

圖3-QTL定位

前文是對(duì)多個(gè)性狀的連鎖分析，當(dāng)我們關(guān)注單個(gè)性狀時(shí)，BSA無(wú)疑是高性?xún)r(jià)比的初定位選擇，當(dāng)然，這就意味著我們得做到基因的精細(xì)定位與克隆，除去傳統(tǒng)圖位克隆的方式，轉(zhuǎn)錄組，蛋白組，自然群體GWAS，基因組都可助力基因克隆，如果想發(fā)高水平的文章，基因的功能探索也是必不可少的。

成功案例二

發(fā)表期刊：Plant Biotechnology Journal

影響因子：10.1

發(fā)表單位：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)

實(shí)驗(yàn)方法：莢果大小/重量差異顯著2份Virginia-type花生材料( ND _ L和ND _ S)雜交，產(chǎn)生遺傳群體；F2:3群體BSA-seq（20+20混池）；F6:7 和F6:8群體精細(xì)定位；基因克隆；系統(tǒng)進(jìn)化分析；亞細(xì)胞定位；免疫熒光；酵母雙雜交；pull-down；CO-IP；番茄擬南芥轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)等。

百邁客生物為該研究提供了群體測(cè)序及部分?jǐn)?shù)據(jù)分析服務(wù)。

花生莢果大小是決定花生產(chǎn)量的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀，為了鑒定控制花生莢果大小的基因，該研究對(duì)188份核心種質(zhì)進(jìn)行鑒定，并選取莢果大小/重量差異顯著的2份花生材料構(gòu)建F2群體，BSA-Seq獲得了288.58 Gb的原始數(shù)據(jù)。利用285914個(gè)高質(zhì)量SNPs 和70 759個(gè) InDel，將控制莢果大小的基因定位在07染色體1.17 Mb的區(qū)間內(nèi)。作者從F6：7和F6：8群體中開(kāi)發(fā)了15個(gè)多態(tài)性標(biāo)記并對(duì)個(gè)體進(jìn)行基因分型，精細(xì)定位QTL到KASP 9 和In Del15之間20.4 kb的區(qū)間內(nèi)。該區(qū)間僅包含1個(gè)預(yù)測(cè)的非同義突變基因和InDels，將該基因命名為PSW1。

PSW1編碼一個(gè)LRR – RLK蛋白激酶，等位基因PSW1HapII賦予了PSW1更高的表達(dá)水平和對(duì)其輔助受體AhBAK1更強(qiáng)的親和力，以上調(diào)PSW1 – based途徑，調(diào)節(jié)花生莢果大小。此外，PSW1HapII的過(guò)表達(dá)增加了多種植物的種子/果實(shí)大小。

圖4-表型檢測(cè)

圖5-BSA分析

當(dāng)然，如果想讓我們的文章影響因子再上一臺(tái)階，兼顧群體的“廣度”和“深度”，是更好的選擇。

成功案例三

發(fā)表期刊：Nature?Genetics

影響因子：30.8

發(fā)表單位：浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院等

實(shí)驗(yàn)方法：菜用豇豆G98，糧用豇豆G323 基因組Denovo；重測(cè)序GWAS：344份全世界收集的豇豆核心種質(zhì)，其中包括342份栽培豇豆（87份糧用豇豆、244份菜用豇豆和11份未知用途豇豆）和2份野生豇豆；Illumina測(cè)序，10x深度；基因單倍型驗(yàn)證：菜用豇豆地方品種 ‘ZN016’ 和菜用豇豆育成品種‘Zhijiang282構(gòu)建的RIL群體（183 lines）G98和G323構(gòu)建的F2群體（165 individuals）

百邁客生物為該研究提供了群體測(cè)序、基因組測(cè)序及部分?jǐn)?shù)據(jù)分析服務(wù)。

豇豆起源于非洲，在世界范圍內(nèi)作為糧食、蔬菜或牲畜飼料種植。該研究結(jié)合PacBio、Hi-C和二代測(cè)序，組裝了糧用豇豆和菜用豇豆的染色體水平基因組。對(duì)包括地方品種、野生品種和育成品種的344個(gè)材料進(jìn)行二代測(cè)序，以闡明豇豆基因組的系統(tǒng)進(jìn)化。

為了研究自然或人工選擇對(duì)豇豆分化的影響，作者通過(guò)選擇清除分析比較了三個(gè)豇豆亞群之間的基因組選擇特征，鑒定出239個(gè)與豇豆馴化和改良相關(guān)的基因。此外，通過(guò)GWAS，挖掘到裂莢性、莢長(zhǎng)、單莢粒數(shù)、千粒重、可溶性糖、總淀粉和粗蛋白質(zhì)含量相關(guān)基因，并在遺傳群體中驗(yàn)證。同時(shí)揭示了兩個(gè)亞種之間基因組結(jié)構(gòu)變異（SVs）的全圖譜，為豇豆在全基因組選擇下的馴化與改良提供了見(jiàn)解。產(chǎn)量性狀和品質(zhì)性狀的差異基因組選擇將有助于建立糧用豇豆和菜用豇豆雙向改良的遺傳資源。

圖6-群體選擇與GWAS分析

今日分享結(jié)束，期待下期精彩內(nèi)容~~~