单核与空间转录组揭示毛竹居间分生组织的细胞类群
世界上生长最快的植物一天能蹿升一米多，其秘密藏在竹秆内部的”居间分生组织”（IcM）——一个持续分裂、伸长长达 45–60 天的特化生长区。然而这些细胞一直极难研究：它们活动期短暂、深埋于成熟组织中，且在典型的模式物种中并不存在。在我们最近发表于《PNAS》的研究中，我们构建了毛竹居间分生组织的首个单细胞图谱，揭示了其中隐藏的细胞类群及其爆发式生长背后的干细胞机制。
我们做了什么
以一天最快生长 114.5 厘米 的毛竹（Phyllostachys edulis）为材料，我们将染色体水平基因组组装与单核 RNA 测序（snRNA-seq）、Stereo-seq 空间转录组、ATAC-seq 和高分辨率解剖成像相结合，覆盖三个发育阶段：初始分裂期（ID）、快速分裂期（RD）和快速伸长期（RE）。
- 128,370 个高质量单核，鉴定出 13 个单核细胞亚群（snClusters），覆盖 96.6% 的注释基因
- Stereo-seq 解析出七个空间区域，与解剖注释高度一致（Jaccard 指数 = 88.7%）
关键发现
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IcM 细胞是嵌在基本组织薄壁细胞（Gp）之间的短柱状细胞。 结合空间转录组、原位杂交和扫描电镜，我们揭示了其独特的形态特征：薄细胞壁、明显的角隅结构，以及特征性的细胞壁内陷。
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IcM1 是一个干细胞样亚群。 在三个 IcM 亚型（IcM1–3）中，IcM1 具有最高的干性评分（CytoTRACE），表达包括多个 WOX 家族成员在内的干细胞身份基因，并在转录水平上类似于茎尖分生组织的原形成层富集域（PED）。值得注意的是，占细胞总数仅约 15% 的 IcM1 贡献了全部 WOX2 转录本高达 67% 的表达。
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一个 WOX2 同源基因驱动再生。 在竹源愈伤组织中过表达 clrGene008562（WOX2 同源基因）可显著促进增殖与分化——提示它是 IcM 中调控细胞分裂与命运决定的保守因子。
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双分支的发育轨迹。 拟时分析显示，IcM1 细胞要么经由过渡态分化为 Gp 细胞，要么成熟为稳定的未分化状态；两条分支分别由不同的共表达模块调控（细胞周期调控因子如 CDKB2-1、CYCB1-5 对胁迫/适应调控因子如 ERF、LBD）。
意义
这项工作为理解居间分生组织如何驱动竹子非凡的生长——以及更广泛地，单子叶植物如何调控快速茎秆伸长——提供了分子与细胞层面的框架。文中多组学资源（含在线交互图谱：https://db.cngb.org/stomics/datasets/STDS0000377）为提升作物生产力和发展可持续生物材料奠定了基础。
论文： Qin N, Liu X, Li S, Sun L, Chen C, et al. Single-nucleus and spatial transcriptomics reveal the cell populations of intercalary meristems in bamboo. PNAS 2025;122(51):e2511701122. DOI: 10.1073/pnas.2511701122