开源RNA分析工具扎根在植物生物学

开源RNA分析平台已成功用于植物细胞第一次突破,预示着一个新时代的基础研究,加强努力,工程师更有效的食品和生物燃料作物。

技术,称为Drop-seq, RNA在单个细胞测量方法,允许科学家了解基因表达和如何与不同细胞类型的特定功能有关。开发2015年哈佛大学医学院,自由共享协议之前只用于动物细胞。

“这是非常重要的在理解植物生物学,”首席研究员黛安娜说绝对,科学家在美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)。“就像人类和老鼠,植物有多种细胞和组织类型。但学习植物细胞水平上有点困难,因为与动物不同,植物细胞壁,很难打开细胞基因研究。”

对许多植物的基因,我们没有理解他们实际上做什么,绝对的解释。“但是通过了解究竟是什么细胞类型或发展阶段一个特定的基因表达,我们可以开始立足成它的功能。在我们的研究中,我们发现Drop-seq可以帮助我们做到这一点。”

“我们还显示,您可以使用这些技术来了解植物如何应对不同环境条件在细胞水平上——伯克利国家实验室的许多植物生物学家感兴趣的,因为能够在恶劣的环境条件下,种植作物,如干旱,对我们继续生产至关重要的食品和生物燃料资源,”她说。

绝对,研究哺乳动物基因组学在伯克利实验室的环境基因组学和系统生物学部门已经在动物细胞使用Drop-seq好几年了。立即平台的易用性和功效的粉丝,她很快就开始对她的同事们致力于植物对植物细胞试图使用它。

然而,一些持怀疑态度,容易等项目工作。首先,植物细胞通过一个单细胞RNA-seq运行分析,他们必须摘要——这意味着他们必须剥夺细胞壁使用酶的鸡尾酒。这个过程并不容易,因为来自不同物种的细胞,甚至同一植物的不同部位需要独特的酶鸡尾酒。

其次,一些植物生物学家表示担心,细胞原生质体提供洞察太明显改变了正常的功能。最后,一些植物细胞太大,通过现有的单细胞RNA-seq平台。这些技术,在过去的五年中,出现让科学家评估每运行成千上万的细胞内RNA;以前的方法只能分析一次几十个,几百个细胞。

并未对这些挑战,绝对和她的同事在美国能源部联合基因组研究所(变得)与加州大学戴维斯分校的研究人员曾完善从拟南芥原生质体技术根组织(鼠耳草属十字花科植物),一种小开花野草,作为植物生物模型。

后准备样本超过12000个拟南芥根细胞,该组织是激动当Drop-seq过程比预期的更流畅。他们的结果发表在本周细胞的报道。

“当我们将音高的想法在植物,人们会弹出一个列表的原因它不会工作,“绝对说。“我们会说,‘好吧,我们试试,看看它的工作原理。然后它真的起作用。我们确实感到了实际上是很简单的。”

的开源性质Drop-seq技术为这个项目的成功是至关重要的,根据作者本杰明•科尔,植物基因组学科学家变得。因为Drop-seq便宜,使用容易组装组件,它给研究者一个低风险、低成本的实验手段。一波又一波的兴趣已经建筑。在他们的论文发表,绝对和她的同事们开始收到请求——从其他科学家在伯克利实验室,变得和超越——征求意见如何适应其他项目的平台。

“当我第一次向黛安娜想Drop-seq植物中我认识到巨大的潜力,但我觉得很难单独的植物细胞迅速足以让有用的数据,”约翰·沃格尔说,首席科学家在变得更植物功能基因组学。“我非常震惊,看看它如何工作以及他们能够从他们最初的实验。这种技术对于植物生物学家将是一个改变游戏规则的,因为它允许我们探索基因表达没有磨碎植物器官,结果不是混乱的一些最常见的细胞类型的信号。”

作者预测平台,和其他类似RNA-seq技术,最终将成为常规植物调查。的主要障碍,绝对指出,将开发原生质体的方法感兴趣的每个项目的工厂。

“伯克利实验室的一部分的使命是为了更好地理解植物如何应对变化的环境条件,并运用这种理解我们如何才能最好地利用植物生物能源,”第一作者克里斯汀Shulse所指出的,世卫组织目前正在变得下属。“在这项工作中,我们生成的基因表达在个别细胞类型的地图从一个植物物种在两种环境条件下,这是一个重要的第一步。”

这篇文章被转载材料提供的伯克利实验室。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。

参考:Shulse et al . 2019。植物细胞类型的高通量单细胞转录组分析。细胞的报告。DOI: https://doi.org/10.1016/j.celrep.2019.04.054。