單細胞轉錄組測序技術及其在植物研究中的應用

陳柳宏，趙春雷，王 希，李彥麗,4，丁廣洲，陳 麗

（1黑龍江大學現代農業與生態環境學院，哈爾濱 150080；2黑龍江省甜菜工程技術研究中心，哈爾濱 150080；3國家糖料改良中心，哈爾濱 150080；4國家甜菜種質中期庫，哈爾濱 150080）

0 引言

轉錄組廣義上指某一生理條件下，細胞內所有轉錄產物的集合，包括信使RNA、核糖體RNA、轉運RNA 及非編碼RNA；狹義上指所有mRNA 的集合[1]。轉錄組測序(RNA-seq)就是利用高通量測序技術將細胞或組織中全部或部分mRNA、smallRNA 和nocodingRNA進行測序分析的技術[2]。

基本上，單個生物體內的所有細胞都具有近乎相同的基因型，在基因的核苷酸序列不產生變化的情況下，基因表達的可遺傳變化成為一種突破口。多細胞生物中不同細胞類型和特定細胞功能的產生很大程度上是基因差異性表達的結果。常規的轉錄組測序技術雖然能測序大部分的細胞，但所測結果實際上是一群細胞基因表達的平均值，忽略了細胞的異質性。此外，由于技術的局限性常導致RNA 純化的效率以及檢測的靈敏度不佳，在某些胚胎細胞的研究中還存在著可用前體細胞稀少等情況，在研究過程中進行轉錄組分析往往十分困難并在一定程度上無法收集到大量的細胞數據。因此，檢查單個細胞的轉錄組是解釋基因表達異質性和隨機性必不可少的過程。

單細胞轉錄組測序(Single-cell RNA-seq,scRNAseq)的研究為理解不同細胞類型或單個細胞的的轉錄過程創造了可能性，目前已經廣泛地被應用與醫學與動物研究之中，如使用單細胞轉錄組測序技術對細胞譜系軌跡以及稀有細胞類型進行鑒定[3]，并在疾病研究與動物胚胎發育中取得了可觀的進展[4-5]。……