近日，林生院李全梓研究员团队在《Genome Biology》（中科院1区Top，IF_-5yr=16.3）在线发表了题为“Integrating scRNA-seq and snRNA-seq with spatial transcriptomics to unlock the xylem puzzle”（《整合单细胞、单细胞核与空间转录组技术探索木质部发育的复杂性》）的研究论文。该研究对杨树茎木质部进行单核RNA测序（snRNA-seq）、单细胞RNA测序（scRNA-seq）以及激光捕获显微切割（LCM-RNAseq）空间转录组数据联合分析，构建了一个涵盖从形成层纺锤状原始细胞到次生细胞壁形成再到细胞程序化死亡的完整木质部发育连续轨迹。这一多模态策略克服了单一技术的局限性，攻克了传统技术无法捕获厚壁成熟细胞的研究瓶颈，为探索植物复杂组织的动态发育过程提供了创新性研究框架。

研究发现，scRNA-seq主要捕获早期阶段的薄壁细胞，而snRNA-seq通过机械刮取和细胞核提取，能有效捕获深层、具有厚次生壁的晚期细胞，两种技术在发育中间过渡阶段存在部分重叠，形成高度互补的捕获特性；研究鉴定出木质部中一个转录组学定义的次生壁沉积区（SCW deposition zone），发现该区域同时富集木质素生物合成与细胞程序化死亡相关基因，证实木质部次生壁形成与程序性细胞死亡的启动存在转录水平的协同调控，而非简单的先后序贯关系。

此外，利用无监督聚类和支持向量机（SVM）机器学习方法进行分区，研究人员对比早期和晚期木质部细胞的转录组特征，早期木质部细胞在转录水平上表现出更高的异质性，能够被细分为更多的亚群，而晚期细胞的转录状态则相对均一和稳定。这可能反映了细胞从多能性的原始细胞状态向终末分化状态转变过程中，发育命运逐渐收束的过程，为解析导管与纤维细胞命运抉择机制提供了新线索。

该研究建立的“scRNA-seq + snRNA-seq + 空间转录组”整合分析框架，揭示的木质部发育核心规律，丰富了林木木质部发育的分子调控理论，为后续开展木材品质精准改良、碳汇效率定向提升的分子育种研究提供了关键研究靶点，也为其他具有复杂细胞壁的植物组织（如种子、根系）的发育研究提供了一套通用的多组学整合策略。

浙江农林大学林生院魏明科博士、美国加州大学戴维斯分校Jo-Wei Allison Hsieh博士、中国台湾科技大学Jr-Fong Dang博士为论文共同第一作者，浙江农林大学李全梓研究员与台湾大学林盈仲教授为共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金和浙江农林大学科研发展基金资助。

全文链接：https://doi.org/10.1186/s13059-026-04007-z

（林生院 魏明科）