近年来，单细胞（核）转录组技术在植物领域大放异彩，通过单细胞转录组技术，我们能够以前所未有的精确度和速度对植物样本进行组织细胞类型的鉴定和洞察植物在生长和生理变化过程中的基因表达及其响应机制，这对于理解植物的发育机制、指导农作物育种以及解析植物的生理生化路径具有重要的科研价值。在此基础上，结合先进的生物信息学分析方法，有助于揭示植物分子层面的复杂调控网络，推动植物科学研究的深度和广度，为农业生产提供有力的科技支撑。应用场景包括但不限于分析植物单细胞谱图绘制、植物组织器官发育过程、构建植物细胞基因表达调控网络、研究植物抗逆、胁迫响应机制、进行农业生产育种优化、探究植物代谢途径和次生代谢产物以及解析植物根瘤固氮机制。

单细胞（核）转录组测序（single-cell RNA-seq，scRNA-seq；single-nucleus RNA-seq，snRNA-seq）是针对单个细胞（核）内的转录本进行扩增和高通量测序的一项新技术。与反映群体细胞或整体组织基因表达情况的普通转录组测序（Bulk RNA-seq）不同，单细胞（核）转录组测序可以有效避免单个细胞的异质性被大量细胞的均质化所掩盖。

目前，单细胞核转录组（snRNA-seq）测序在植物研究领域显示了其卓越的精确度和可靠性。由于植物细胞壁的存在，大部分植物原生质体制备困难，或者由于样本珍贵，无法得到新鲜样本，使得传统的scRNA-seq方法可能难以开展。而snRNA-seq技术能够有效地克服这些障碍，样本制备简单，新鲜或者冻存样本都可以开展抽核，从而准确地描绘出每个植物细胞的基因表达图谱。

明确单个细胞的功能在研究细胞基因表达异质性、发育分化过程、机制研究、环境响应、医学及农业育种相关领域具有重要作用。在揭示复杂细胞群体的异质性、发现新的稀有细胞类型、了解特定生命过程（发育、疾病演化、抗逆、次生代谢产物合成等）的表达调控机制等方面具有显著优势。如今，单细胞转录组测序技术已广泛应用于前沿研究，为解析复杂生物系统提供了强大工具。

单细胞核转录组测序系统的关键技术是利用上百万独特的Barcode标记不同的样品细胞核。首先，含有Barcode序列的Gel beads与样品和酶的混合物混合，然后与油表面活性剂结合形成GEMs（Gel Bead-In-Emulsions，意为包裹Gel beads、样品以及酶的混合物的油滴）。收集GEMs流到储液器，Gel beads溶解释放Barcode序列，开始对样本细胞核进行标记。将每个液滴中含有Barcode信息的产物混合，构建标准测序文库。

从植物细胞核样品提取到最终数据获得，样品检测、建库、测序等每一环节都会直接影响数据的数量和质量，从而影响后续信息分析的结果。为从源头保证测序数据准确可靠，凌恩生物承诺在项目所有生产环节都严格把关，从根源上确保高质量数据的产出。植物单细胞核转录组整体实验流程图如下：

图 植物单细胞核转录组测序实验流程

1、研究对象广，不同植物物种适配性高；

2、冻存样本以及较难制备原生质体组织均可适用，样品保存和运输更便捷；

3、单细胞水平基因捕获率高，细胞类型鉴定准确，发现稀有细胞类型，挖掘新Marker基因；

4、直接抽核，降低细胞类型偏好性，避免酶消化导致应激基因表达，减少“转录偏好”；

5、核内基因更多保持了转录本的异构体和可变剪接信息；

6、与scRNA-seq在细胞分群上趋于一致，具有类似的基因检出率。

1、新鲜样本：条件允许的情况下，我们建议用原始的植物培养条件来寄送活体材料，如盆栽或组培苗形式寄送。

2、冻存样本：从植物体上取新鲜幼嫩、生长旺盛的根/茎/叶/花等研究目标组织，经必要的处理（如表面清洗等）后，立即液氮速冻，干冰寄送。

3、样本量要求：组织量尽量达到1g或以上。建议取较新鲜幼嫩的部位开展实验，老组织细胞壁坚硬，难以酶解；新鲜幼嫩部位实验成功率更高。

4、对于-80度长期冻存的组织材料也支持提核，组织量与运输要求同上。