研究核心突破 - 中国农业科学院生物技术研究所科研团队在《自然》杂志发表研究成果，绘制出全球首个水稻多器官单细胞多组学图谱，首次能在单个细胞层面解析水稻多器官的生长密码 [1] 研究方法与规模 - 科研人员选取水稻的根、茎、叶、穗等8个关键器官，对11.6万个细胞进行了单细胞测序分析 [3] - 通过同步分析每个细胞的RNA表达和染色质可及性，精准识别出54种水稻细胞类型，并明确了其功能标签 [3] 关键科学发现 - 在水稻花序分生组织中发现一种特殊的“过渡态”细胞，其染色质已开放但RNA表达尚未启动，揭示了“染色质先行激活→基因延后表达”的细胞分化新机制 [4] - 通过构建基因调控网络和虚拟敲除实验，鉴定出多个调控关键农艺性状的基因：RSR1基因调控根系发育 [4]；F3H基因在维管细胞中协调碳氮代谢 [4]；LTPL120基因影响水稻分蘖数量和株型 [4] 对育种产业的应用价值 - 研究将单细胞数据与全基因组关联分析结合，发现影响产量和品质的农艺性状可追溯到特定细胞类型，例如籽粒大小与穗部糊粉层细胞活性相关，抗倒伏能力由茎秆厚壁细胞发育状态决定 [5] - 该研究为“智能设计育种”奠定了基础，未来可通过编辑特定细胞内的基因，像精准调控灯泡亮度一样定向改良水稻性状，培育更高产、更抗虫、更耐盐碱的品种 [5][6] - 研究对比发现，不同物种的基础细胞类型功能机制高度相似，但与产量直接相关的生殖细胞等则具有进化独特性，这为跨作物育种提供了参考 [5] - 团队已正式发布全球研究者可用的水稻单细胞多组学数据库，用于分析和挖掘改良水稻的候选靶点 [5]