尽管美国去年仅种植了150亿蒲式耳玉米，但我们对玉米的茎细胞仍然知之甚少。这可能看起来是一个小问题，但这些细胞在决定植物重要的生长、健康和抗逆性方面起着至关重要的作用。识别负责这些和其他因素的特定基因，可以帮助农业科学家培育更强壮的作物——鉴于粮食不安全和气候变化的挑战，这是一个至关重要的需求。
“人们非常兴奋的一件事是培育出更具韧性或更具生产力的新作物，”冷泉港实验室植物生物学家David Jackson在一份声明中说。“我们还没有一个完整的调控因子列表——即我们实现这一目标所需的基因。”
在分析了数千个细胞样本后，Jackson及其同事首次绘制出了两个著名的茎细胞调控因子的图谱。他们的研究结果发表在期刊《Developmental Cell》上，可能会很快为农业产业带来欢迎的推动，并促进其他植物物种的类似项目。
该团队选择CLAVATA3和WUSCHEL作为其项目的调控因子。为了收集样本，他们小心地解剖了玉米和拟南芥植株幼芽的微小部分，以获取其茎细胞。然后，他们使用微流控设备分离每个细胞，将其RNA转化为DNA，然后用一个标签标记所得DNA，将该标签与其原始细胞关联起来。这种方法称为单细胞RNA测序，使科学家能够同时检查数千个细胞的基因表达情况。据Jackson介绍，这些结果构成了一个开源的“基因表达图谱”，包含大约5000个表达CLAVATA3和1000个表达WUSCHEL的细胞。
“当我们发布这个时，整个社区都可以使用它，”Jackson说。“对玉米或拟南芥茎细胞感兴趣的其他人不必重复实验。他们将能够使用我们的数据。”
在此基础上，Jackson的团队在玉米和拟南芥样本中都发现了数百个优先表达的基因。它们在这两个物种中都存在，这表明它们在许多不同植物品种中具有进化上的重要性。最后，专家们确定了负责玉米生产力的茎细胞调控因子。
“这是可以指导未来十年研究的基础知识，”Jackson解释道。“它不仅可以被发育生物学家使用，还可以被生理学家使用，他们思考玉米穗如何生长以及如何提高产量，然后是育种家。”
各种玉米品种在特定产品上的适应性不同。例如，一种最适合用作动物饲料的品种，可能无法提供燃料生产所需的相同化学成分。通过扩展这个基因表达图谱，研究人员相信农民将很快能够根据自身需求选择最合适的玉米作物，并杂交出更有前景的品种。
