单细胞转录组解析草莓花托维管组织发育的 异质性细胞图谱

草莓（Fragaria ×ananassa）作为全球广泛栽培的高经济价值浆果作物，其果实发育质量直接决定产业经济效益，而花托 作为草莓果实的主要食用部分，其发育状况与果实大小、口感、营养积累密切相关。维管组织作为植物体内物质运输、机械支撑和 信号传导的核心系统，贯穿草莓花托发育全过程，其细胞类型的多样性和发育动态直接调控花托的生长、养分分配及果实品质形成。 然而，传统组织学和批量转录组技术难以解析维管组织内部不同细胞类型的分子特征和发育异质性，无法精准揭示草莓花托维管组 织发育的分子调控机制。本研究以栽培草莓品种“红颜”为实验材料，选取花托发育的三个关键时期（幼嫩期、膨大期、成熟期）， 采用单细胞转录组测序技术（scRNA-seq），系统构建草莓花托维管组织发育的异质性细胞图谱。通过数据质量控制、细胞聚类、 细胞类型鉴定、拟时序分析及差异基因表达分析等一系列生物信息学方法，成功鉴定出草莓花托维管组织中的主要细胞类型，包括 木质部导管细胞、木质部纤维细胞、韧皮部筛管细胞、韧皮部伴胞、维管薄壁细胞、原形成层细胞等，并筛选出各细胞类型的特异 性标记基因。同时，构建了草莓花托维管组织细胞的发育轨迹，揭示了不同细胞类型的分化路径和发育动态，识别出参与维管组织 发育的关键基因和信号通路（如生长素信号通路、细胞分裂素信号通路、木质素合成通路等）。此外，通过比较不同发育时期的细 胞图谱，明确了细胞类型组成和基因表达模式的动态变化，阐明了维管组织细胞异质性与花托发育进程的关联。本研究首次在单细 胞水平上解析了草莓花托维管组织发育的异质性特征，为深入理解草莓花托维管组织的发育机制提供了全新的理论依据，也为草莓 遗传改良和优质高效栽培管理提供了重要的分子靶点和技术思路。