项目文章 | 突破植物研究瓶颈！一文看杭师大团队如何利用空间代谢+单细胞解码红豆杉，实现佳作连连！

本研究建立了第一个红豆杉叶片代谢单细胞图谱，揭示了几种次生代谢途径的时空表达模式；同时揭示红豆杉叶片细胞调控表达特异性，如大多数紫杉醇生物合成基因主要在叶肉细胞中表达；酚酸和黄酮类生物合成基因在叶表皮细胞（包括气孔复合体和保护细胞）中高表达；萜类和类固醇生物合成基因在叶肉细胞中特异表达；此外，还发现许多参与次级代谢物生物合成的新型和细胞特异性转录因子，包括MYB17、WRKY12、WRKY31、ERF13、GT_2和bHLH46，影响紫杉醇合成调控。总之，这篇研究在单细胞分辨率上建立了红豆杉叶片主要细胞类型的转录特征，为研究细胞类型特异性调控次生代谢的基本原理提供了宝贵的资源。

本研究在单细胞水平上生成了紫杉醇茎的代谢谱。大多数已知的紫杉醇生物合成相关基因主要表达于表皮、内胚层和木质部薄壁细胞中，这也导致紫杉醇类植物在茎中的分布不均匀；筛选参与紫杉醇生物合成的细胞特异性TF和潜在的次级代谢物转运体，将有助于更好地了解紫杉醇生物合成和转运的调控网络。本研究为药用植物次生代谢调控提供了新的思路。

本研究综合深度空间代谢组、scRNA-seq和scATAC-seq揭示酚酸和类黄酮生物合成的细胞类型特异性调控。深度空间代谢组展示酚酸和类黄酮在叶片空间分布特征，通过scRNA-seq在叶表皮细胞中鉴定4个酚酸和类黄酮生物合成相关基因，通过scATAC揭示表皮细胞中，4个酚酸和类黄酮生物合成相关基因的细胞特异性开放染色质区域富集情况，进一步确定细胞中可能参与酚酸和类黄酮的生物合成的转录因子。本研究为研究红豆杉叶片中酚酸和类黄酮生物合成的细胞类型特异性调控提供了有价值的信息。

本研究利用timsTOF fleX MALDI-2高清质谱成像技术揭示红豆杉叶片中有效成分的积累规律。共计获得3084个离子特征，主要分离在叶肉细胞、上表皮、下表皮和维管束细胞四个典型的叶组织中。通过影像学分析，鉴定叶片组织几种具有特异性积累活性成分及在叶片的相对积累水平，为研究化合物生物合成的调控机制提供理论支持。综上，本研究为红豆杉的保护性利用提供了基础资料。