植物，作为地球上最古老的生物之一，与人类和科学的发展密切相关。在日常生活中，小麦、玉米、水稻等粮食作物，为我们提供丰富的营养和能量；金银花、薄荷、蒲公英等药用植物，为我们的健康保驾护航。
从生物学角度来讲，植物的重要性更是不言而喻，一些重大的发现便是通过植物研究获得的。19世纪，格雷戈尔·孟德尔用豌豆得出了现代遗传学定律；20世纪中叶，芭芭拉·麦克林托克则用玉米揭示了基因的转座现象（基因转座与人类的癌症发生发展密切相关）。
因此，研究植物不仅对人类社会发展有着深远的影响，更对生命科学的发展至关重要。过往，科学家们已经利用基因测序、单细胞转录组等技术对植物进行了探索，如今，华大自主研发的时空组学技术Stereo-seq，凭借高分辨、大视场的优势，为植物研究提供了全新维度。下面，我们一起来看看这个超广角百亿像素“生命照相机”是如何解锁植物奥秘的？
01 拟南芥叶片的细胞“地图”
叶片是植物主要的光合作用器官，同时它们还是植物的“感觉器官”，帮助植物感知和应对外界环境的变化。深入研究叶片内不同细胞类型的表达特征，可以帮助我们更好地理解叶片是如何生长和发挥作用，以及它们如何帮助植物抵抗干旱、高温等恶劣环境。
2022年5月，研究人员利用Stereo-seq，对拟南芥的上、下表皮细胞、栅栏细胞、海绵细胞的转录组特征进行了详细解析，攻克了长期以来研究人员无法对叶片中高度相似细胞类型的分子特征进行有效解析的难题。
这项研究成功地揭示了拟南芥叶片复杂的细胞特性和时空基因表达特性，彰显了Stereo-seq在植物基础科学研究和作物育种研究中的巨大应用价值和潜力。
未来，研究人员可以利用Stereo-seq超高单细胞分辨率的独有优势，在水稻、小麦、玉米等作物的种子发育，以及抗旱、耐高温和耐盐等抗逆机制解析中，进行优势关键基因的挖掘，从而实现高产、优质、抗逆作物品系的培育。
02 洋葱鳞茎的“演化历史”
葱属植物是餐桌上的“常客”，洋葱、大蒜、韭菜等都属于葱属植物，这些植物不仅丰富了我们的餐桌，他们鳞茎中含有的具有抗氧化和抗炎特性的黄酮醇、花青素等，对我们的身体健康也大有裨益。因此，研究葱属植物具有重要意义。
然而，由于长期缺乏高质量的参考基因组，葱属植物的生物学研究与作物育种进程严重受到阻碍，其基因组进化及特殊气味的形成问题也一直困扰着学界。如今，Stereo-seq的出现则解决了这一难题。
2023年11月，研究人员利用Stereo-seq，首次绘制了洋葱鳞茎组织不同发育阶段的时空图谱，揭示了葱属植物重要性状形成和演化的分子机制，这为进一步推动分子育种应用提供了重要指导。
同时，研究还发现了在防止洋葱鳞茎失水和抗虫害方面起到关键作用的蛋白质家族，这些结果为洋葱害虫防治和抗虫系的育种也提供了重要的基础依据。
03 花生的“细胞全景图”
“麻屋子，红帐子，里面住个白胖子。”很多小朋友儿时估计都听过这个谜语，这个谜底我们都知道是花生，那谜题里的“白胖子”，你知道是怎么产生的吗？现在，让时空组学技术Stereo-seq来解答这个谜题。
2022年7月，研究人员利用Stereo-seq等技术，首次构建了非模式植物—花生的空间转录组图谱，解析了花生特有的器官—果针（peg）以及根、茎、下胚轴等组织复杂的细胞类型分布差异与基因表达的空间特征。
其中，花生的果针，便是能够将受精子房嵌入土壤中并向地下生长发育，行成果实的特殊器官。Stereo-seq对花生不同器官生长发育的深入解析，未来，不仅能够助力研究人员培育更优质的花生品种，还可以帮助研究人员更好地理解其他植物的生长规律。
时空组学技术Stereo-seq就像打开了一扇窗，让我们得以窥见植物细胞内部的奇妙世界。除了拟南芥、洋葱、花生，Stereo-seq目前也被成功应用到了番茄、大豆和野生稻等植物研究中。这些研究成果，不仅让我们对植物的了解更加深入，也为农业发展和植物改良提供了重要的科学依据。
未来，人类与植物的关系将更加紧密，如何通过新兴生物技术，培育出更高产量、更抗病虫害的作物品种？如何通过珍惜、濒危植物的保育，维护生物多样性，维持生态平衡？更多关于植物研究的前沿进展，请锁定6月3-4日在深圳华大时空中心举行的“2024植物时空组学国际研讨会”。
本次会议邀请了40余位海内外知名专家学者，围绕算法工具开发，细胞组学和时空组学等前沿技术在植物发育、植物代谢、植物与环境互作等领域的应用等主题进行探讨。同时，与会专家将就成立植物时空组学联盟的议题进行研讨。
截至目前，已有来自国内外高校、科研机构的近500位学者报名参会。大会注册日期将于5月31日截止。对植物研究前沿进展感兴趣的老师，快快登录大会官网报名参会吧。
大会官网地址：
https://www.sto-consortium.org/plant.html
点击查看参会指南>>>2024植物时空组学国际研讨会即将开启
注：自驾参会人员，需凭会议日程海报截图进入时空中心（可享免费停车）。
