大豆亚细胞空间转录组学探索

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空间转录组学(Spatial Transcriptomics,ST)研究对于我们了解动、植物生长发育、疾病发生原理以及特定组织结构具有重要意义。传统的转录组学研究方法只能研究组织切片平均基因表达的情况,但是细胞是具有异质性的,相同组织邻近的不同细胞在空间上以及同一细胞在不同时间上的表达也是具有差异的,所以获得组织切片中细胞在时空的基因表达对转录组学研究是非常重要的。空间转录组学在研究组织切片表达的同时还可以获取表达基因的空间位置,为研究组织中不同基因间的相互作用以及组织切片基因表达的变化情况提供了良好的技术支持。现在空间转录组已经被商业化使用,多种空间转录组学新技术也在日益更新。最新的空间转录组学技术已经可以达到对组织切片进行纳米级检测,检测的灵敏度等指标也日益向单细胞转录组测序(single-cells RNA sequencing,sc RNA-seq)技术灵敏度靠拢。研究空间转录组的方法也在日益出现,不同的空间转录组学技术通常会产生不同结构的数据,同样研究也会使用不同的研究手段。本文中使用的是华大基因研发的空间转录组学新技术空间增强分辨率组学测序Stereo-seq(Spa Tial Enhanced REsolution Omics-sequencing)对大豆种子横切片进行空间转录组学分析,通过统计学研究的方法找到大豆种子横切片在数据上的显著特征,进而可以探索此技术的常规性分析流程以及证明Stereo-seq具有亚细胞分辨率。本文通过统计切片中部分细胞的未剪接以及剪接RNA的分布来模拟细胞核边界,并且证明细胞核内外基因表达具有明显差异,未剪接RNA更加靠近细胞核,剪接RNA更靠近细胞膜;还发现了在新生RNA中有一部分RNA的功能是和防御反应相关的;未剪接RNA在细胞内从细胞核向外分布比例逐渐减少,剪接RNA在细胞内从细胞核向外分布比例逐渐增多,已经可以证明Stereo-seq具有亚细胞分辨率。本研究的目的是可以通过描绘不同种类RNA在空间表达位置以及表达量的差异,系统性地证明Stereo-seq具有亚细胞分辨率,并在分析过程中探索植物空间转录组分析的标准资料以及获取转录组空间信息利用的方法模板。
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