單細(xì)胞RNA測序領(lǐng)域的最新突破，比如最近開發(fā)的“RevGel-seq”方法，已經(jīng)徹底改變了植物細(xì)胞分析。近日，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)回顧了植物單細(xì)胞RNA測序技術(shù)的最新進(jìn)展，旨在指導(dǎo)人們?yōu)椴煌�的植物樣本選擇合適的測序方法。

在植物生物學(xué)領(lǐng)域，了解單個植物細(xì)胞的復(fù)雜性一直是一項(xiàng)復(fù)雜的挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些細(xì)胞被堅(jiān)硬的細(xì)胞壁所包裹。這一挑戰(zhàn)反過來又阻礙了完整細(xì)胞核或原生質(zhì)體的分離，這對深度分析至關(guān)重要。

單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）已成為一種有力工具，可以在細(xì)胞水平揭示高分辨率的基因表達(dá)模式，并研究細(xì)胞類型之間的異質(zhì)性。此外，scRNA-seq領(lǐng)域的其他技術(shù)進(jìn)步，比如細(xì)胞分離、文庫制備和測序技術(shù)等方案的開發(fā)，進(jìn)一步克服了植物特有的挑戰(zhàn)。

近日，橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在《BioDesign Research》上發(fā)表了一篇最新綜述，全面探討了植物系統(tǒng)生物學(xué)的最新進(jìn)展和范式轉(zhuǎn)變。這篇綜述介紹了scRNA-seq技術(shù)的最新進(jìn)展，并討論了該領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)和未來的潛在機(jī)會。

文章首先討論了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)中常用的方法，包括實(shí)驗(yàn)和計(jì)算部分，并詳細(xì)介紹了scRNA-seq的一般工作流程。考慮到原生質(zhì)體制備和細(xì)胞核分離方法的挑戰(zhàn)和局限性，微流控平臺通常用于單細(xì)胞分離和分析。此外，選擇原生質(zhì)體還是細(xì)胞核用于測序，這主要取決于研究目的。作者提醒人們在選擇方法時應(yīng)仔細(xì)考慮研究目標(biāo)、植物種類等多種因素。

之后，文章回顧了scRNA-seq文庫構(gòu)建和測序方面的進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了Nextera XT DNA文庫制備試劑盒、BD Rhapsody系統(tǒng)以及Illumina測序技術(shù)。接下來，研究人員討論了scRNA-seq涉及到的多個步驟，以及scRNA數(shù)據(jù)庫的最新進(jìn)展。

例如，PlantscRNAdb是為分析植物的scRNA-seq數(shù)據(jù)而開發(fā)的，包含26,326個標(biāo)記基因。Plant Cell Marker DataBase則包含了81,117個標(biāo)記基因，覆蓋六種植物的22個組織中的263種細(xì)胞類型。他們還重點(diǎn)介紹了He等人創(chuàng)建的綜合數(shù)據(jù)庫scPlantDB，它覆蓋了17種植物的~250萬個細(xì)胞。

研究人員進(jìn)一步討論了scRNA-seq在植物系統(tǒng)生物學(xué)中的應(yīng)用，并闡述了scRNA-seq如何在細(xì)胞水平上研究植物生物學(xué)，揭示植物發(fā)育、植物對生物和非生物脅迫的反應(yīng)、植物的表觀遺傳調(diào)控、細(xì)胞命運(yùn)決定和器官發(fā)生等過程的分子機(jī)制。

最后，他們討論了scRNA-seq在植物中應(yīng)用所面臨的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。他們認(rèn)為，在分析復(fù)雜的植物時，snRNA-seq比scRNA-seq更有優(yōu)勢。不過，由于植物細(xì)胞核體積小且容易受損，分離完整的細(xì)胞核具有挑戰(zhàn)性，需要小心處理并優(yōu)化裂解液組分和離心參數(shù)。

研究人員重點(diǎn)介紹了一種名為RevGel-seq的單細(xì)胞測序方法。它最初為哺乳動物細(xì)胞而開發(fā)，既方便又高效，而且不需要使用任何儀器。這種方法近日被引入植物研究領(lǐng)域。它還有一個很大的優(yōu)勢，就是在樣本制備過程中引入早期停止點(diǎn)，這樣能夠靈活地采集樣本，在不同時間或地點(diǎn)進(jìn)行處理。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室的Xiaohan Yang博士解釋說：“RevGel-seq是最近在scRNA-seq領(lǐng)域取得的突破，它確實(shí)改變了游戲規(guī)則。傳統(tǒng)方法在樣品制備過程中依賴于特定的單細(xì)胞RNA儀器，而RevGel-seq對帶有細(xì)胞條形碼的微珠混合物進(jìn)行操作。這種創(chuàng)新的樣本制備方法不僅方便，而且高效。” 

文章提及的最新進(jìn)展對植物生物學(xué)的未來具有重大意義。盡管scRNA-seq已經(jīng)成為植物系統(tǒng)生物學(xué)和合成生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)突破性技術(shù)，但這篇綜述揭示了應(yīng)對現(xiàn)有挑戰(zhàn)的可能途徑，并為未來的研究人員指明了方向。它還強(qiáng)調(diào)需要將scRNA-seq技術(shù)與其他組學(xué)技術(shù)和計(jì)算工具相結(jié)合，以便加深對植物中復(fù)雜細(xì)胞相互作用的理解。