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探明植物葉片衰老的密碼 我國科學家收獲重要成果
2025年07月16日 13:35:33
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：229
我國南方科技大學生命科學學院講席教授郭紅衛課題組聯合武漢華大生命科學研究院發表了題為“An Arabidopsis single-nucleus atlas decodes leaf senescence and nutrient allocation”的研究論文，其中構建了模式生物擬南芥全生命周期單細胞轉錄組圖譜，并創新性地從單細胞水平上解析了葉片衰老進程，描繪了碳/氮的源庫轉運圖景。
衰老是生物生命歷程中，生理功能逐漸退化的自然過程，是生命歷程的必然階段。而在生物學中，探究生物衰老的機理是一項重要的研究課題，并且針對不同的研究對象，這項研究衍生出了諸多的方向。其中自然也包括了對于植物衰老過程的研究。
與動物不同，植物衰老的過程并非是一個相對穩定的過程，就好像樹干衰老的過程可以持續數十年甚至百年，但是樹葉或者枝條衰老的過程或許只會持續幾個月，隨后新的葉子會生長出來，周而復始。正因如此，研究植物衰老的過程也需要分為多個不同的層面。葉片便是其中之一。
植物葉片衰老與植物本身的生命周期相比，顯得非常短暫，但是本身卻同樣是復雜的生理過程，涉及細胞衰老、程序性細胞死亡、激素調控等多個生物學領域。也正因如此，研究葉片衰老過程可以深入揭示植物生長發育的分子機制和調控網絡，這對于推動植物生物學基礎研究的發展有重要意義。但與此同時，如何精準量化植物葉片衰老狀態一直是植物發育生物學領域的一大難題。
就在最近，這個問題被我國科學家尋得了突破口。
就在今年4月，我國南方科技大學生命科學學院講席教授郭紅衛課題組聯合武漢華大生命科學研究院發表了題為“An Arabidopsis single-nucleus atlas decodes leaf senescence and nutrient allocation”的研究論文，其中構建了模式生物擬南芥全生命周期單細胞轉錄組圖譜，并創新性地從單細胞水平上解析了葉片衰老進程，描繪了碳/氮的源庫轉運圖景。
據悉，研究團隊采用單核轉錄組測序技術對覆蓋擬南芥整個生命周期的20個關鍵組織樣品進行了測序分析，構建了超百萬細胞核的高分辨率全圖譜。通過整合已有遺傳標記信息，對單個組織及跨多發育時期分析中鑒定到的539個細胞群進行了系統的注釋，最終明確了38種細胞類型。
并且基于此，研究團隊進一步的揭示了重要細胞類型的發育動態，并且構建了跨器官保守性和器官特異性的轉錄因子調控網絡，為后續葉片的衰老研究提供了重要的基礎和寶貴的資源。
與此同時，通過對已發表常規轉錄組數據的分析，研究團隊進一步創建并驗證了SAG-index和YAG-index兩個單細胞水平量化細胞衰老狀態的指標。這兩個指標可用來反映多器官的發育、細胞的分化及對脅迫條件的響應，在其它植物物種中也同樣適用。這些重要的成果將植物衰老研究提升到了單細胞水平，為后續從多維度解析衰老相關分子機制提供了強有力的理論支持。
研究還發現，在葉片衰老過程中，營養的運輸和分配是一個重要環節。并且通過對碳氮營養運輸轉運家族基因表達模式的分析，描繪了不同器官和細胞類型中碳/氮營養在源器官和庫器官中的轉運圖景，并對關鍵轉運蛋白進行了遺傳和分子驗證。揭示了植物在葉片衰老過程中碳和氮營養重分配的復雜機制，為理解植物營養分配提供了重要的分子基礎。
目前相關內容已經在南科大公開，感興趣的讀者可以自行查閱學習。
本文參考資料來源：南方科技大學科研部新聞網
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