Nature Plants | 数百个番茄单株分生组织转录组（SMT）图谱解析植物成花转变过程过程

从营养生长到生殖生长的转变（也称为花的转变）是茎尖分生组织（SAM）在系统成花信号的作用下发生的一个显著发育变化。然而，这种动态过程的分子时间分辨率较差，无法表征分生组织如何响应成花素诱导。

近日，以色列魏茨曼科学研究院（Weizmann Institute of Science）的Yuval Eshed团队在Nature Plants上发表了题为“Dissection of floral transition by single-meristem transcriptomes at high temporal resolution”的研究成果，利用大规模的SMT（single-meristem transcriptome）分析技术，建立了数百个单株分生组织的转录组图谱，从而揭示番茄植株中SAMs从营养生长向生殖生长的转化过程。

首先，作者为了捕获单个SAM的全局转录组，基于单细胞基因组学的最新进展，开发了一种新的分析管道，重建了顶端分生组织中花转变的转录动力学，并表明细微的形态进展与广泛而快速的分子变化有关。这种方法有助于改进基于WT分生组织视觉评分的经典分期。此外，为了在推断的时间顺序上组织 SAM表达谱，作者开发了一种时间对齐算法，以便最小化随时间的转录变化。为了得出与发育相关的排序，作者使用288个基因进行推断，这些基因是根据它们的分生组织间差异和与初始形态分期的联系而选择的。优化的SAM排序与基于离散和粗粒度形态的发育分期一致，但对其进行了大幅改进。为了简化SAM转变连续体，作者将SAM重新划分为五个时间阶段。第一阶段（营养）包含37%的分生组织，主要与预隆起的SAM形态相结合。与SAM隆起相关的后续阶段与两个短阶段相关联，每个阶段包含9%的分生组织，定义为过渡I和过渡II。SAM分叉的最早视觉标志（晚期转变分生组织）与较长的转变III期（由 34% 的分生组织组成）相关，随后是明显的开花期（占所有分生组织的11%）。总之，作者推断了番茄花转化的转录动力学，并将其分为五个发育阶段，每个阶段都显示出额外的内部动态。这些数据为详细剖析转录层次结构和驱动SAM开花的机制调节奠定了基础。

在许多植物中，花转变的时间是由系统的成花信号控制的，它介导对环境信号的广泛反应。在这里，作者描述了它对花转变过程的影响，并介绍了 DST，一种新的非细胞自主因子，它通过激活FA促进番茄开花，不依赖于成花素。这些基因中的任何一个的损伤都会导致开花晚，但在花的转变过程中对SAM内的局部分子变化仅产生轻微影响。

综上所述，作者利用新开发的分析管道，发现番茄SAM到花的转变涉及丰富的转录动态。使用遗传扰动，剖析了这些花的转变动力学，并探索转录因子对外部和内部SAM信号传导反应的调节。该研究结果阐明了如何整合系统性和自主性途径来控制关键的发育转换。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41477-021-00936-8