科学研究

气孔通常存在于植物地上部分的表皮细胞中，控制植物与环境的气体和水分交换，影响光合作用和水分利用效率。与双子叶植物和早期植物物种相比，玉米、水稻等属于禾本科单子叶植物，其气孔反应更迅速，关闭更加紧密。这是由于他们的气孔在两个保卫细胞旁侧还有一对副卫细胞。为了研究禾本科单子叶植物气孔运动的分子基础，宋纯鹏教授团队以玉米为材料，基于流式分选技术和10x Genomics平台建立了scRNAs-seq（single cell RNA sequencing, scRNA-seq）的技术体系。获得了玉米叶基部幼嫩叶片约9000个细胞核的表达数据，从中鉴定到发育中的气孔聚类，并使用转基因技术验证了处于不同发育阶段标记基因的特异表达，为从功能上研究保卫细胞“哑铃形”形态和气孔的形成提供了重要基础和理论依据。相关研究成果以2022年发表在国际著名学术期刊《Plant Cell》杂志上。同期的“In Brief”栏目为此发表了题为“Single-nucleus transcriptomics for an integrative view of grass stomatal processes”的评论文章，对该工作进行了介绍和推荐。