江西省林业科学院
省林科院樟树创新团队在单细胞水平解析樟树精油合成机制
来源:    作者:郑永杰    时间:2025-03-11 16:07    点击数:
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近日,我院樟树创新团队在国际知名植物学期刊Current Plant Biology(JCR 1区,影响因子5.4)发表了题为“Single-cell RNA sequencing reveals transcriptional regulation and metabolic pathways of terpenoid biosynthesis in developingCinnamomum camphoraleaf cells”的研究论文。该研究首次在单细胞水平解析了樟树(Cinnamomum camphora)叶片发育过程中萜类生物合成的转录调控网络及关键代谢途径,为揭示樟树次生代谢的组织特异性调控提供了重要依据。

樟树因其丰富的萜类次生代谢产物,在医药、香料和木材等领域具有重要的经济价值。叶片是樟树萜类合成的主要器官,但其在细胞层面的调控机制尚不清楚。本研究利用高通量单细胞转录组测序(scRNA-seq)技术,系统解析了樟树叶片的细胞组成及萜类代谢的调控网络,鉴定出八类主要的细胞群,包括叶肉细胞、表皮细胞、保卫细胞、维管细胞和增殖细胞等,并系统分析了其基因表达特征和发育轨迹。

研究发现,叶肉细胞的分化过程经历了三个不同的发育状态,揭示了从增殖细胞向成熟功能细胞的动态过渡机制。进一步分析表明,与萜类合成相关的多个关键基因呈现细胞类型特异性表达模式,例如,GPPS1在叶肉细胞中特异性表达,可能在樟树萜类代谢的组织特异性合成过程中发挥关键作用。此外,研究发现MYB和bHLH转录因子在不同细胞类型中富集,暗示其在萜类代谢及激素信号调控中的重要作用。

我院樟树创新团队郑永杰博士为该研究的通讯作者,伍艳芳研究员为共同通讯作者,华南农业大学博士后秦政和江西省科学院陈彩慧博士为本文共同第一作者,樟树创新团队章挺研究员参与了本项目工作。本研究由国家自然科学基金(32460413)、江西省自然科学基金(20232BAB205051,20224BAB205029,20232ACB205018)及江西省科学院重点研发项目(2023YSBG22001)联合资助。

值得一提的是,该团队此前已成功解析了樟树的高质量基因组,并完成了24种樟属植物的重测序工作(https://doi.org/10.1093/hr/uhac216),为樟属植物的遗传多样性和进化研究奠定了坚实基础。本次研究是樟树在单细胞层面的首篇研究成果,进一步深化了对樟树叶片发育及萜类代谢调控的理解,为樟树资源的高效利用及分子改良提供了新思路。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.cpb.2025.100467

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