記者15日從中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉,，該院生物技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱“生物所”）研究員谷曉峰領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì),，繪制出全球首個(gè)水稻多器官單細(xì)胞多組學(xué)圖譜。本次研究覆蓋了8大器官,、11.2萬(wàn)個(gè)細(xì)胞，首次繪制出包含54種細(xì)胞類(lèi)型的“水稻基因調(diào)控地圖”,，構(gòu)建了細(xì)胞類(lèi)型特異基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò),，并實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵基因的高精度定位和智能預(yù)測(cè),，為精準(zhǔn)設(shè)計(jì)改良水稻高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì),、抗逆等復(fù)雜性狀奠定了分子基礎(chǔ),。相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《自然》。

　　作為我國(guó)主要糧食作物,，水稻的根,、莖、葉,、穗等器官由功能各異的細(xì)胞群構(gòu)成,。論文第一作者、生物所博士后王祥宇告訴科技日?qǐng)?bào)記者,，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了“細(xì)胞虛擬基因敲除”“細(xì)胞類(lèi)型智能預(yù)測(cè)”等新算法和模型,，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞水平的基因功能預(yù)測(cè)，并通過(guò)基因編輯水稻進(jìn)行了驗(yàn)證,?！盎诖髷?shù)據(jù)和開(kāi)發(fā)的工具，我們現(xiàn)在可精準(zhǔn)靶向分蘗芽等特定細(xì)胞類(lèi)型的關(guān)鍵基因,，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)性狀的改良,。”王祥宇說(shuō),，團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn),，水稻與玉米、高粱等植物在根的表皮細(xì)胞,、維管束細(xì)胞等功能上存在高度一致性,，為跨物種遺傳改良提供了重要線索,。

　　為加速科研成果應(yīng)用，研究團(tuán)隊(duì)同步構(gòu)建了全球首個(gè)水稻單細(xì)胞多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)Rice-SCMR,。該平臺(tái)整合三大功能模塊：在細(xì)胞導(dǎo)航方面,，54種細(xì)胞類(lèi)型基因表達(dá)與染色質(zhì)開(kāi)放狀態(tài)查詢；在性狀溯源方面,，關(guān)聯(lián)多個(gè)農(nóng)藝性狀相關(guān)遺傳位點(diǎn)與特定細(xì)胞類(lèi)型,；在靶點(diǎn)預(yù)測(cè)方面，基于調(diào)控網(wǎng)絡(luò)推薦設(shè)計(jì)育種候選基因,。

　　“團(tuán)隊(duì)揭示的細(xì)胞類(lèi)型功能保守性與多樣性規(guī)律，為未來(lái)設(shè)計(jì)具備高產(chǎn),、優(yōu)質(zhì),、多抗、新型‘模塊化水稻’奠定了理論基礎(chǔ),?！惫葧苑灞硎荆S著Rice-SCMR數(shù)據(jù)庫(kù)向全球開(kāi)放共享,，科研人員可精準(zhǔn)定位控制目標(biāo)性狀的細(xì)胞類(lèi)型,，進(jìn)而利用基因編輯技術(shù)實(shí)現(xiàn)“指哪打哪”的單細(xì)胞水平設(shè)計(jì)育種。（記者馬愛(ài)平）

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