近日，中国农业科学院棉花研究所宋国立研究员团队利用单细胞转录组测序对陆地棉和海岛棉叶片进行了分析，揭示了两大栽培种叶片细胞类型的保守性与差异性，为解析两大栽培种的分化和表型差异提供了理论基础。相关研究结果以“Comparative Single-Cell Transcriptomic Map Reveals Divergence in Leaves between Two Cotton Species at Cell Type Resolution”为题发表在《高级研究期刊（Journal of Advanced Research）》（IF=11.4，综合性学科1区）上。

叶片作为植物重要的功能器官，对农作物的产量和品质起着决定性作用。陆地棉和海岛棉是两大主要栽培棉种，决定了棉花产量。以陆地棉、海岛棉为研究对象，充分解析叶片细胞的多样性及其功能基因的差异，对于棉花育种改良意义重大。

该研究对陆地棉中棉所12和海岛棉新海21叶片进行了单细胞转录组测序，分别鉴定出代表6种主要细胞类型的22个和20个不同细胞簇，揭示了两者细胞类型的保守性。基于同源基因，构建了两种棉花的比较单细胞转录组图谱，鉴定到一种海岛棉特有的细胞簇，富集分析发现其与病原体抗性相关，其中特异性表达的GbNF-YA7基因被沉默后黄萎病抗性减弱。同时，该研究揭示了棉花物种间色素腺体细胞和基因表达的差异，利用基因共表达网络分析，筛选到参与调控棉酚含量的WRKY15基因。综合比较单细胞转录组图谱、比较基因组学和转录组分析结果，该研究发现基因组变异能够以精细的细胞类型特异性方式影响基因表达；棉花叶片维管组织细胞中特异表达基因包含大量黄萎病抗性相关基因，表明维管组织细胞在黄萎病抗性中的重要功能。此外，该研究进一步鉴定了陆地棉和海岛棉保守的非生物胁迫响应基因，发现其中一半基因在两个棉种同源细胞类型中呈现出一定的表达分歧，暗示其潜在的功能分化。研究结果为棉花遗传改良提供了理论依据和基因资源。

该研究得到科技创新2030－重大项目、国家棉花产业技术体系、河南省自然科学基金、国家自然科学基金和中央级公益性科研院所基本科研业务费等项目的资助。中棉所程海亮副研究员、已毕业博士生刘上、张友平助理研究员为论文共同第一作者，宋国立研究员为通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.jare.2025.04.012

陆地棉和海岛棉叶片比较单细胞转录组图谱