植物转录组学前沿领域：在植物中实现
单细胞、空间分辨率的转录组学
今年2⽉《Emerging Topics in Life Sciences》刊出题为“Space: the final frontier — achieving single-cell, spatially resolved tranomics in plants”的综述⽂章，简要回顾了空间转录组学⽅法的发展，并强调了⽬前在植物中实现三维空间转录组学的实验和数据分析的进展和挑战，特别关注这种⽅法如何接近单细胞分辨率。同时还确定并探讨了在植物学中进⼀步推进空间转录组学的潜在机会。
植物在空间转录组领域发展不断取得新的突破，百迈客早就在植物空间转录组技术做了⼤量技术⾰新和经验累积，不仅在国内⾸家开展植物空间转录组测序（百迈客新品-植物空间转录组的机遇与挑战），同时最先揭秘植物空间转录组测序实例数据（⼤揭晓|百迈客动植物空间转录组实例数据来了）。本期继续为⼤家带来空间转录组在植物中的应⽤和百迈客实例数据。
百迈客植物空间转录组数据分享
百迈客在国内率先突破空间转录组在植物中应⽤的技术难题包括植物组织冷冻包埋、冷冻切⽚染⾊、组织优化、数据分析，特别是针对植物空间转录组数据分析，如今百迈客空间转录组V2.0实现动植物数据分析⼀体化。⽬前植物空间转录组已在10余种物种上积累丰富经验，建⽴植物组织透化体系，主要包括茎、芽、花、茎、种⼦等组织类型。接下来分享⼀波百迈客最新植物空间转录组案例，供各位⽼师参考借鉴。
提提热
草本植物芽（1）
草本植物茎（2）
⾖科植物花（3）
草本植物花（4）
蔷薇科植物芽（5）
⾖科植物胚（6）
草本科植物胚芽（7）
植物空间转录取材策略
对于植物空间转录组取材是有⼀定要求的，其实叶⽚做空间转录组是有⼀定难度的，分享的⽂章来看马齿苋的叶⽚具有⼀定厚度可以完成切⽚进⾏组织优化测试，具有⼀定操作空间。植物组织需要满⾜⼀些特性更容易完成包埋切⽚，优先考虑幼嫩的组织，⽊质化程度较低，可以尽可能保证组织切⽚完整性和捕获较多有效数据。接下来⼀起了解不同组织的特性和开展植物空间转录组需要注意的事项和策略。
1. 叶⽚
叶⽚是叶的主要组成部分，⼀般为绿⾊扁平体。植物叶⽚结构⼀般主要由表⽪、叶⾁、叶脉、⽓孔构成。表⽪包在叶的外⾯，通常为⼀层，在上⾯的叫上表⽪，在下⾯的叫下表⽪。在表⽪细胞的外壁上有⼀层也是透明的且不易透⽔的⾓质层。表⽪上这些成对的半⽉形细胞，叫做保卫细胞。保卫细胞之间的空隙叫⽓孔，⽓孔的开闭由保卫细胞控制。叶⾁由含有许多叶绿体的薄壁细胞组成，⼀般明显地分为栅栏组织和海绵组织两部分，构成庞⼤的通⽓系统，作为光合作⽤的主要场所。叶脉就是⽣长在叶⽚上的维管束，它们是茎中维管束的分枝，叶脉主要对叶⽚具有⽀持作⽤。⼀般叶⽚厚度约为0.1~1mm，由于叶⽚的结构独特性，⽆法满⾜植物空间转录组取材要求，进⾏测试切⽚染⾊预实验，所以叶⽚组织⼀般不作为植物空间转录组取材区域。但对⼀些特殊具有厚度的叶⽚，⽐如马齿苋[1]多⾁类叶⽚⽐较饱满幼嫩，细胞致密，可以作为植物空间转录组取材研究⽬标。
叶⽚结构⽰意图缘114
透水混凝土增强剂2.叶芽
芽作为植物枝条、花或花序发育的原始体，其中叶芽的结构包括六部分，其中有芽轴、⽣长锥、叶原基、幼叶、叶芽原基和鳞⽚。芽轴也就是中央轴，是没有发育的茎。⽣长锥也叫做⽣长点，是中央顶部的分⽣组织。叶原基是叶的原始体，是⽣长锥周围的⼩突起。幼叶是将来会⽣长成熟的叶。叶芽原基是要形成叶芽的，⽽鳞⽚则是在芽外层的。叶芽⼜分为休眠芽和活动芽。叶芽作为植物初⽣幼嫩区域，特别是顶芽分⽣区域具有强的活跃性，可以观察芽⽣长调控，这⼀类样本⽐较适合开展空间转录组检测。⽬前此类组织可以从组培苗、幼苗发育过程中获取，根据研究⽬的可以选取休眠期的芽和活跃期的芽，例如Stefania[2] 等⼈研究挪威云杉雌球果发育空间基因表达特征，选择8⽉的初始期、9⽉的伸长和发育期、10⽉的最终成熟和休眠期，从空间位置深度⽐较调控芽发育⽣长关键调控点。
叶芽结构发育⽰意图
3. 茎
茎是植物体主体中轴部位，茎具有输导营养物质和⽔分以及⽀持叶、花和果实在⼀定空间的作⽤。有的茎还具有光合作⽤、贮藏营养物质和繁殖的功能。茎根据植物类型主要分为两⼤类：草本植物茎（主要有导管、筛管、形成层）和⽊本植物茎（主要有表⽪、韧⽪部、形成层、⽊质部、髓质）；按照茎的变态来分：有茎卷须、茎刺、根茎、块茎、鳞茎、球茎等。⽬前来说⼀般茎的横截⾯可以达到6.5mm2⽐较容易满⾜空间转录组取材要求，对于⼀些研究上下层维管束运输可以选择纵剖切⾯作为研究区域，主要还是看茎的⽊质化程度和维管束空隙程度，其都会影响包埋切⽚的完整度，所以茎组织选材主要考虑发育时期，⼀般幼嫩时期的苗可作为优先选择的材料探索茎表⽪到髓质或者形成层不同区域空间基因表达特征。
微晶钢植物茎结构⽰意图
4. 花苞
花作为植物果实的发育体，具有⼀定繁殖功能。完整的花包括六个基本部分，即花梗、花托、花萼、花冠、雄蕊、雌蕊。其中花梗与花托相当于枝部，其余四部分相当于枝上变态叶，合称为花部。⼀般来说完整花朵形态体积都很⼤，基本上可以占据整个空间转录组芯⽚⼤⼩，但是完整盛开的花朵，其形态分散、体积过⼤，包埋空隙部分容易造成切⽚碎裂，所以⼀般花朵建议取花苞或者半开放形态期，可以完整包埋切⽚，观察花不同区域空间基因表达特征。
植物花结构⽰意图
5. 果实或种⼦
植物的果实按照植物类型⼤体分为两⼤类：第⼀⼤类⽊本科植物果实（有果⽪、果⾁、种⼦），这⼀类的果实具有果⾁部位，⽔分含量特别⾜，组织⼤⼩以及成分组织都不适合包埋切⽚；第⼆⼤类草本科植物（有果⽪种⽪、胚乳、胚芽、胚轴、⼦叶、培根），这类幼嫩的或者萌发种⼦，⽐如⼤⾖、⽟⽶、花⽣等体积⼤⼩适中，整个包埋切⽚可涵盖整个组织区域，研究其萌发过程中涉及到调控空间基因表达特征。
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植物种⼦结构⽰意图
6. 根太阳能手电
⽬前来看，植物的根在空间异质性也⽐较⼤，从成熟区、伸长区、分⽣区、根冠都存在不同的功能，但是幼龄的根直径都⽐较⼩，横截⾯⼀般都是1-2mm，能够覆盖的有效spot数很⼩，⽆法精准区分不同层空间位置定位，所以对于根来说，⼀般选择纵剖切⾯更易充分利⽤芯⽚覆盖度，得多⾜够的有效数据进⾏阐述成熟区、伸长区、分⽣区、根冠空间基因表达特征。
植物根结构⽰意图
来看看⼀篇预印版植物空间转录组的最新⽂章应⽤，⼤⽜都是怎么玩转植物空间转录组！
植物空间转录最新⽂章分享
原⽂：空间分辨率下的C4+CAM整合光合代谢途径
英⽂题⽬：Spatial resolution of an integrated C4+CAM photosynthetic metabolism
发表⽇期：2021.11.25
发表单位：耶鲁⼤学
研究⽅向：马齿苋叶⽚，植物光合作⽤
研究背景
⽂中以马齿苋叶⽚为研究对象，在空间层⾯整合了光合作⽤中C4及CAM（Crassulacean acid metabolism，景天酸代谢）两种不同代谢途径的细胞定位。对于⼤部分植物，其光合代谢往往只涉及到上述⼀种途径。马齿苋是⼀种特殊的
C4草本植物，在⼲旱胁迫下，亦可进⾏CAM。
对马齿苋叶⽚在⽔分充⾜和⼲旱条件下的叶⾁和束鞘细胞体进⾏了两种不同的空间基因表达分析，此外，测试了在多种情况下，C4和CAM在叶⾁和束鞘细胞间整合的最有效⽣化模型，作为⼀个新的理论阐释马齿苋植物光合代谢机制。
研究⽅法
实验材料：马齿苋叶⽚，⽔分充⾜叶⽚vs ⼲旱诱导叶⽚，3个不同区域，
实验⽅法：空间转录组（10x visium) ，单细胞测序（LCM-seq）
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