Китайские исследователи совершили прорыв в области биологии растений, разработав первый в мире трехмерный пространственно-временной клеточный атлас, который позволяет отслеживать весь жизненный цикл роста риса. Знаковые результаты работы были опубликованы во вторник в международном научном журнале Cell. Публикация устраняет давние проблемы, которые препятствовали наблюдению и пониманию того, как клетки риса растут, делятся и координируют свои действия, формируя в итоге урожай.
В качестве объекта исследования ученые выбрали широко распространенный сорт риса японского типа Zhonghua 11. Для создания атласа они применили комплекс разработанных ими методов, включая пространственную омику, омику отдельных клеток и высокопроизводительное секвенирование. Такой междисциплинарный подход позволил собрать исчерпывающие данные о клеточном строении растения на разных этапах его развития.
Созданный атлас охватывает десять типов органов и тканей риса, а также шестьдесят одну непрерывную стадию развития. В его основу легли более восьмисот пятидесяти тысяч высококачественных наборов данных отдельных ядер и свыше трехсот сорока тысяч пространственных единиц информации. Команде удалось точно идентифицировать и аннотировать сто девятнадцать типов клеток и сто тридцать три подтипа. Это позволило успешно сопоставить молекулярные характеристики каждой клетки с ее пространственным расположением и динамическими изменениями на разных стадиях роста.
Атлас столь высокого разрешения дает исследователям возможность визуально и систематически наблюдать за тем, как различные клетки риса взаимодействуют и самоорганизуются, образуя целое растение. По мнению авторов работы, это предоставляет беспрецедентный инструмент для расшифровки механизмов развития риса. Полученные данные могут быть использованы для селекции более урожайных и устойчивых сортов, а также для фундаментальных исследований в области биологии сельскохозяйственных культур.
