7月14日，记者从中国农业科学院生物技术研究所获悉，该所作物耐逆性调控与改良创新团队联合国内外研究机构，于近日构建首个水稻多器官单细胞多组学图谱，系统解析了细胞类型的功能及其对复杂性状的调控作用，并预测和挖掘出多个细胞类型特异的性状调控基因，为水稻设计育种提供了细胞水平特异候选靶点。相关研究成果发表在国际顶级期刊《自然（Nature）》上。

单细胞组学是近年来生命科学领域的一项重要技术突破，对揭示细胞间的异质性，从更精细水平研究细胞功能具有独特优势。水稻是我国最重要的粮食作物之一，其根、茎、叶、种子等器官由多种功能细胞组成，这些细胞类型对水稻发育、产量与抗性都具有重要作用，但对其系统鉴定及功能解析进展较少。利用单细胞等新兴技术，从细胞层面系统刻画不同器官的细胞类型与状态，解析其分子调控机制，可为解析水稻发育和重要农艺性状的形成提供新路径。

据了解，该研究对水稻8个器官中超过11万个细胞的RNA表达与染色质可及性状态进行了同步测序和深度分析，通过原位杂交实验验证了54种细胞类型，并构建了细胞类型特异的基因调控网络。

研究首次发现花序分生组织中存在“过渡态”细胞，揭示其在细胞命运转变中的关键作用。通过共表达网络分析、motif富集预测与“虚拟敲除”模拟，科研团队识别并验证了多个关键调控基因在特定细胞类型中的功能，如RSR1调控根皮层细胞发育，F3H协调碳氮代谢，LTPL120调节分蘖与株型建成。

同时，研究整合全基因组关联分析（GWAS）数据，发现农艺性状与特定细胞类型之间存在对应关系，并揭示了细胞功能在进化过程中的保守性与多样性。

此外，科研团队还正式发布水稻单细胞多组学数据库Rice-SCMR，为功能基因挖掘与智能育种提供了基础平台。该研究为水稻单细胞水平智能设计育种提供了数据、基因和技术基础，为作物改良开辟了新途径。

该研究得到农业生物育种国家重大科技项目、国家自然科学基金等项目的支持。