单细胞时空图谱揭示草莓受精后果实发育中生长素信号的不对称分布与形态发生调控

《Nature Communications》：A spatiotemporal single-cell transcriptomic atlas reveals fertilization-induced auxin signaling driving strawberry fruit set and development

　　

摘要

受精触发的坐果和形态发生构成了一个复杂的发育程序，涉及果实组织内的多种细胞群体。然而，该过程的细胞异质性长期以来一直掩盖了不同细胞类型的精确贡献。在此，我们以林草莓（Fragaria vesca）为模型，整合了空间转录组学、单核 RNA 测序（snRNA-seq）和空间代谢组学，构建了一个全面的、高分辨率的草莓果实单细胞图谱，涵盖受精后、坐果和果实膨大阶段。三种主要细胞类型的伪时间轨迹 revealed 显著的发育状态转变，并观察到生长素信号组分具有特定的表达模式。空间代谢组学与 ProDR5::RUBY 稳定报告系的整合揭示了一种塑造果实形态发生的生长素分布不对称性。这种分布不对称性与生长素转运组分 FvePIN1 和 FvePIN5 共同相关，且在花托中具有明显的时间特异性。在响应生长素的过程中，FveARF6 作为果实发育的关键正调控因子发挥作用，这一点由稳定转基因系得到证实：FveARF6-RNAi、FveARF6-CRISPR 敲除和 FveARF6-过表达。总之，本研究提供了一个时空框架，用于理解受精诱导的果实发育和形态发生背后的细胞和分子机制。