土壤鹽堿化問題日益嚴(yán)峻诡曙，已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)制約植物生長發(fā)育的主要環(huán)境因子之一。根系在植物應(yīng)答逆境脅迫中具有重要的調(diào)節(jié)作用捡遍，作為環(huán)境脅迫下最先感知并作出反應(yīng)的器官砸王，其耐逆機(jī)理還不明確。
2023年10月葱淳，Plant Communications在線發(fā)表了安陽工學(xué)院題為“Transcriptional Landscape of Cotton Roots in Response to Salt Stress at Single-cell Resolution”的研究文章钝腺。基于單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析赞厕，研究人員在單細(xì)胞分辨率下構(gòu)建了棉花根尖響應(yīng)鹽脅迫的轉(zhuǎn)錄圖譜艳狐，揭示了鹽脅迫下植物根系的細(xì)胞異質(zhì)性、根系類型的差異和分化軌跡皿桑，為闡明植物抗逆的分子機(jī)制奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)毫目。
=======實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)=========
對于5天的棉花seedling進(jìn)行處理，分為4個組：CK诲侮，salt1（100mM鹽處理0.5h）镀虐，salt2（100mM鹽處理1h），salt3（150mM鹽處理0.5h）（圖1A）沟绪。
=========實(shí)驗(yàn)結(jié)果========
1. 構(gòu)建棉花根組織在鹽處理下面的單細(xì)胞圖譜
利用前面的4個樣本刮便，共獲得了56,281高質(zhì)量的細(xì)胞，平均每個樣本7,035個細(xì)胞绽慈。降維聚類之后獲得13個類（下圖B）恨旱。依據(jù)已知的marker基因進(jìn)行細(xì)胞類型注釋，獲得了10個不同的細(xì)胞類型（下圖C和D）坝疼。
2. 原位雜交驗(yàn)證細(xì)胞類型
根據(jù)上圖的聚類搜贤，作者選取了13個不同cluster的marker基因（下圖A和B），進(jìn)行原位雜交驗(yàn)證（下圖C）裙士。驗(yàn)證結(jié)果也充分說明了細(xì)胞類型注釋的準(zhǔn)確性入客。
3. 根重要細(xì)胞類型的分化軌跡
因?yàn)榍懊嫱ㄟ^相似性分析發(fā)現(xiàn)epidermis和root hair細(xì)胞類型比較相似（這個好像是廢話）管毙，所以作者接著分析了epidermis和root hair之間的分化軌跡（下圖A和B）腿椎。然后把軌跡上差異基因做了GO富集分析（下圖C）桌硫，圖C中顯示和epidermis相關(guān)的基因在M2，而和root hair相關(guān)的基因大多數(shù)在M4啃炸，結(jié)果也表明root hair大概率是有epidermis分化而來的铆隘。
接著，作者又把proximal meristem和stem cell niche的細(xì)胞拿出來做了軌跡分析（說實(shí)話南用，其實(shí)做這兩個軌跡分析背后的邏輯我不太理解）膀钠。結(jié)果發(fā)現(xiàn)proximal meristem細(xì)胞大多數(shù)是有stem cell niche來的（下圖D和E）（但是其實(shí)做monocle的人都知道，這個分化的起點(diǎn)和終點(diǎn)是可以自己設(shè)置的裹虫，我覺得結(jié)論反過來也是可以的吧）肿嘲。
4. 鑒定根中鹽特異細(xì)胞類型響應(yīng)模式
為了發(fā)現(xiàn)根在鹽處理?xiàng)l件下是否存在特異細(xì)胞類型響應(yīng)，把CK和salt進(jìn)行對比筑公，嘗試去鑒定特異響應(yīng)的細(xì)胞類型雳窟。從細(xì)胞數(shù)目所占的比例來看（下圖A-C），root hair和epidermis細(xì)胞類型在低濃度鹽處理下比例增加匣屡，但是高濃度下比例減少封救。相反的，root cap和cortex則是低溫度減少捣作，高濃度增加誉结。QC和endoermis響應(yīng)則更為復(fù)雜（但是我個人覺得這種圖的表現(xiàn)形式，不太好看券躁，并且確認(rèn)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果）惩坑。
然后作者又把幾個salt處理的數(shù)據(jù)作為一個整體和CK對比（下圖D-F），然后發(fā)現(xiàn)差異度就沒那么顯著了嘱朽。root hair, epidermis, root cap是顯著上升的旭贬，而cortex, xylem, endodermis則是顯著下降的（同樣缺點(diǎn)是沒有統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果）。
5. 鹽處理下差異基因功能富集結(jié)果比較
然后作者把CK和salt進(jìn)行對比搪泳，嘗試去鑒定細(xì)胞特異響應(yīng)的差異基因（下圖A）和轉(zhuǎn)錄因子（下圖B）稀轨。然后作者對于差異的基因做GO和KEGG富集分析（下圖C和D）（說實(shí)話，這個圖是真難看）岸军。
6. 激素在root tip中對于鹽處理的響應(yīng)pattern
因?yàn)樵谝酝膱?bào)告中奋刽，激素在逆境條件下起著重要的作用，所以作者查看了激素合成和響應(yīng)在不同細(xì)胞類型中的響應(yīng)pattern（下圖）艰赞∮缎常可以看出激素主要在epidermis，root cap和xylem細(xì)胞中富集方妖，不同的激素響應(yīng)規(guī)律和富集的細(xì)胞類型不一樣狭魂。
7. GH3.6在鹽處理過程的功能機(jī)制解析
因?yàn)樵谝酝膱?bào)告中，激素在逆境條件下起著重要的作用，所以作者查看了激素合成和響應(yīng)在不同細(xì)胞類型中的響應(yīng)pattern（下圖）雌澄≌梗可以看出激素主要在epidermis，root cap和xylem細(xì)胞中富集镐牺，不同的激素響應(yīng)規(guī)律和富集的細(xì)胞類型不一樣炫掐。
因?yàn)镚H3.6不僅被注釋為epidermis的marker基因，而且在auxin signal中響應(yīng)睬涧。所以作者構(gòu)建了GH3.6的VIGS植株募胃，并觀察了在鹽處理下面的各種表型，比如DAB staining畦浓，ion leakage等（下圖）痹束。
