单细胞分辨率下植物代谢的时空调控与多组学整合研究

植物代谢研究长期受限于代谢物转运复杂性及转录本-蛋白-代谢物丰度差异。研究人员通过质谱成像(MSI)、单细胞转录组学和多组学技术，首次在细胞分辨率实现代谢物积累与基因表达的同步可视化，揭示了稀有细胞类型在次级代谢物合成中的关键作用及时空调控网络，为农业生物技术和精准医学提供新工具。

　　

植物特化代谢(plant specialized metabolism)的精妙调控往往发生在细胞类型水平。要破解代谢物的功能、生物合成及调控机制，必须精确掌握其时空积累规律。传统研究通过生物合成酶基因的表达模式推测代谢物定位，但受限于代谢物转运的复杂性以及转录本(transcript)、蛋白质(protein)和代谢物(metabolite)丰度的不匹配性，这种方法存在明显局限。

最新突破性技术——包括质谱成像(mass spectrometry imaging, MSI)、单细胞转录组学(scRNA-seq)和多组学(multi-omics)——实现了细胞级分辨率的代谢物直接可视化与定量分析。这些技术不仅捕捉到代谢物在特定细胞类型和器官中的独特积累模式，更揭示了背后的转录调控网络和染色质动态。以药用植物和模式物种为例，研究发现稀有细胞类型在合成高价值次级代谢物(specialized metabolites)中扮演关键角色，且代谢通路受到精确的时空程序控制。

研究强调从单一组学向多组学整合(multi-omics integration)转型的必要性。随着工具迭代，植物代谢调控机制将在更高分辨率下被解析，这将推动精准途径发现和代谢工程(metabolic engineering)，为农业改良、生物制造和药物研发开辟新途径。