今天分享另外一篇關(guān)于大白菜的單細(xì)胞文獻(xiàn)丹喻，做的是seedling厌衙，然后加了一個(gè)熱處理：Single?celltranscriptomereveals dominant subgenomeexpression andtranscriptional response to heat stress in Chinese cabbage。
文章背景和目的：
大白菜經(jīng)歷了全基因組三倍復(fù)制事件艰猬，因此有三個(gè)亞基因組：least fractioned，小片段亞基因組 (LF)、medium fractioned掘宪，中等片段亞基因組 (MF1)和most fractioned，大片段亞基因組 (MF2)分苇。然后添诉，作者指出環(huán)境變化影響葉片發(fā)育屁桑，進(jìn)而影響產(chǎn)量医寿。為了提高產(chǎn)量和對(duì)不同氣候的抗性，作者對(duì)葉片發(fā)育進(jìn)行全面的研究蘑斧，包括對(duì)細(xì)胞類型的異質(zhì)性和熱應(yīng)激反應(yīng)的機(jī)制研究靖秩。
實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：
seedling的兩個(gè)樣：shoot（莖尖）和leaf（葉片）须眷。然后葉片進(jìn)行熱處理」低唬總共3個(gè)樣花颗，每個(gè)2個(gè)重復(fù)，共6個(gè)樣惠拭。
結(jié)果：
1. 大白菜莖尖以及葉片單細(xì)胞圖譜
結(jié)果一都是常規(guī)的結(jié)果扩劝，關(guān)于圖譜的描述。作者對(duì)莖尖和葉片分離原生質(zhì)體职辅，并對(duì)其進(jìn)行單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測序棒呛。經(jīng)過質(zhì)控和過濾共有12985個(gè)莖尖細(xì)胞和17245個(gè)葉片細(xì)胞。為了構(gòu)建白菜葉片發(fā)育的細(xì)胞圖譜域携，作者將莖尖和葉片細(xì)胞合并后進(jìn)行細(xì)胞聚類和注釋簇秒，總共有28343個(gè)細(xì)胞被分為19個(gè)亞群。在不同cluster的數(shù)目組織對(duì)比發(fā)現(xiàn)秀鞭，細(xì)胞頻率分析發(fā)現(xiàn)莖尖和葉片樣本之間存在差異趋观。
然后作者用了2部分的results來闡述細(xì)胞類型注釋結(jié)果。最終锋边，注釋的細(xì)胞類型有葉肉細(xì)胞皱坛、增殖細(xì)胞、胚芽細(xì)胞宠默、維管束麸恍、表皮細(xì)胞、保衛(wèi)細(xì)胞搀矫，同時(shí)在result的第三部分作者還闡述了他們發(fā)現(xiàn)了一些白菜葉片細(xì)胞類型的新marker基因抹沪。
2. 亞基因組優(yōu)勢(shì)基因在不同的細(xì)胞類型表達(dá)
和以往研究的物種，例如擬南芥不同的是瓤球，大白菜經(jīng)歷了全基因三倍復(fù)制融欧，因此白菜基因組的3個(gè)亞基因組在基因密度和基因表達(dá)上都存在差異。
所以卦羡，作者首先分別統(tǒng)計(jì)了3個(gè)基因組能覆蓋的基因比例（下圖a）噪馏。
為了鑒定出在特定亞基因組中主要表達(dá)的基因，作者分別分析了各個(gè)細(xì)胞類型中的表達(dá)基因的個(gè)數(shù)和基因表達(dá)量等信息绿饵。分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)欠肾，LF、MF1和MF2中所有表達(dá)基因的平均表達(dá)量相似（下圖c）拟赊，且顯著高于未分組 (UG)中表達(dá)的基因刺桃。與MF1和MF2相比，LF亞基因組在胚芽細(xì)胞和增殖細(xì)胞中重點(diǎn)表達(dá)（下圖b）吸祟。
為了鑒定進(jìn)化上一級(jí)基因的加倍情況在單細(xì)胞level的影響瑟慈，作者鑒定了擬南芥和大白菜之間的orthologs桃移，并把這些orthologs分為了幾組：one-to-one，one-to-two葛碧，one-to-three借杰。然后看下不同類別的基因在不同細(xì)胞類型之間的選擇情況。然后發(fā)現(xiàn)雖然三個(gè)亞基因組在不同細(xì)胞類型中的表達(dá)分布相似进泼，但復(fù)制基因的表達(dá)模式在不同細(xì)胞類型之間存在差異蔗衡。其中one-two-three占比最多（下圖d）。然后作者又查看了這些復(fù)制基因在各個(gè)細(xì)胞類型上的表達(dá)值差異乳绕，發(fā)現(xiàn)表達(dá)值在不同細(xì)胞類型是有差異選擇的（下圖e）粘都，還舉了個(gè)AT1G08050的例子，闡述了在大白菜兩個(gè)ortholog的表達(dá)差異情況和細(xì)胞類型選擇的差異刷袍。
然后作者鑒定了在不同細(xì)胞類型翩隧，來個(gè)每個(gè)亞基因組特異表達(dá)的基因數(shù)目（下圖f）。從數(shù)目可以看出呻纹，LF亞基因特異表達(dá)或者占主導(dǎo)表達(dá)的基因數(shù)目是多于MF1/2的堆生，尤其是在增殖細(xì)胞上。而MF1是多于MF2的雷酪。
3. 熱應(yīng)激誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄變化因細(xì)胞類型而異
然后淑仆，作者開始查看熱處理對(duì)于葉片單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的影響。
作者對(duì)熱處理的樣本進(jìn)行scRNA-seq哥力，共獲得17245個(gè)對(duì)照細(xì)胞和20663個(gè)熱處理細(xì)胞蔗怠，聚類為19個(gè)亞群，對(duì)照組和熱處理都包含了這19個(gè)細(xì)胞亞群吩跋，說明細(xì)胞類型的一致性不受熱處理的影響（下圖a）寞射，然而每個(gè)亞群的細(xì)胞占比在兩個(gè)組之間有顯著差異（下圖b）。對(duì)各個(gè)細(xì)胞類型的總UMI數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)葉肉細(xì)胞锌钮、表皮細(xì)胞桥温、保衛(wèi)細(xì)胞和維管束有顯著下降，而增殖細(xì)胞沒有下降梁丘。
接著對(duì)不同細(xì)胞類型在兩個(gè)比較組之間進(jìn)行組間差異分析（下圖c）侵浸，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在5種細(xì)胞類型中，只有150個(gè)公共上調(diào)和92個(gè)下調(diào)的DEGs（下圖d）氛谜，細(xì)胞類型特異性DEGs進(jìn)行GO富集分析掏觉，表皮細(xì)胞在核糖體、應(yīng)激調(diào)節(jié)富集值漫；保衛(wèi)細(xì)胞在蔗糖富集澳腹；葉肉細(xì)胞和增殖細(xì)胞在組蛋白、激酶、細(xì)胞和細(xì)胞間富集遵湖；維管束在運(yùn)輸上富集。
另外晚吞，作者還特異比較了熱應(yīng)激過程過程中比較重要的HSP家族在單細(xì)胞level的差異（下圖d）延旧，以及不同member的傾向的細(xì)胞類型的差異選擇。
和前面分析基因復(fù)制事件結(jié)果類似槽地，受熱應(yīng)激響應(yīng)的復(fù)制基因也是LF中高于MF1/2（下圖f）迁沫。
4. 細(xì)胞類型特異性熱應(yīng)激反應(yīng)標(biāo)記基因
然后，作者單獨(dú)拿出一個(gè)章節(jié)去鑒定了細(xì)胞類型熱處理特異響應(yīng)的基因集捌蚊，這基因可以作為不同細(xì)胞類型潛在熱應(yīng)激反應(yīng)標(biāo)記基因集畅。接著作者每個(gè)細(xì)胞類型舉了2個(gè)例子：如BAA03g00780編碼金屬結(jié)合蛋白，在鉛暴露缅糟、NaCl脅迫和重金屬耐受中具有活性挺智，在熱處理后的葉肉細(xì)胞中上調(diào)；BAA03g43520在熱處理后的表皮細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)窗宦；維管束中的BAA07g19420赦颇、保衛(wèi)細(xì)胞中的BAA03g14340和增殖細(xì)胞中的BAA10g23280，在熱處理后的細(xì)胞類型中特異性上調(diào)或下調(diào)赴涵。這些功能未知的細(xì)胞特異性標(biāo)記基因需要進(jìn)一步驗(yàn)證媒怯，以探索細(xì)胞特異性熱反應(yīng)機(jī)制。
5. 熱應(yīng)激導(dǎo)致不同細(xì)胞類型的基因表達(dá)模式相反
最后作者發(fā)現(xiàn)髓窜，不同細(xì)胞類型在熱應(yīng)激條件下的基因表達(dá)模式不同扇苞。比如：在葉肉細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了43個(gè)基因，在表皮細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了140個(gè)基因寄纵，在保衛(wèi)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了97個(gè)基因鳖敷，在維管束中發(fā)現(xiàn)了65個(gè)基因，在增殖細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了54個(gè)基因程拭，這些基因在其他細(xì)胞類型中顯示了相反的表達(dá)模式哄陶。例如，許多核糖體蛋白家族基因哺壶，包括S8e屋吨、L2、L22e山宾、L24e和L36e家族成員至扰，在表皮細(xì)胞中上調(diào)，但在其他細(xì)胞類型中下調(diào)（下圖g）资锰。
這些結(jié)果揭示了重復(fù)基因表達(dá)的差異性敢课，并為研究基因功能多樣化提供了新的視角，說明熱應(yīng)激不僅影響細(xì)胞類型的特異性基因表達(dá)，而且還影響亞基因組的顯性直秆。
