【导语】马铃薯晚疫病由致病疫霉 Phytophthora infestans 引起每年全球损失近百亿美元。病程中宿主细胞的异质性与空间协调机制长期不清。2026 年 1 月中国农业科学院深圳基因组所黄三文团队与南京农业大学董莎萌课题组在 Nature Plants 发表研究利用 Stereo-seq 空间转录组在单细胞分辨率下解析了马铃薯叶片与晚疫病菌的互作体系。【论文信息】英文标题Host microenvironment in potato-Phytophthora infestans interaction revealed by single-cell spatiotemporal transcriptome发表期刊Nature PlantsIF ≈ 15.8发表时间2026-01-06技术策略Stereo-seq 单细胞空间转录组 / 时间序列3/6/12/24 hpi核心样本马铃薯叶片接种P. infestansDOI10.1038/s41477-025-02181-9图 马铃薯-致病疫霉互作中病原靶向细胞 PTCs前线物理化学防御与周质细胞 SPCs系统性免疫信号的协作机制及 Stereo-seq 时空转录组时序01.研究背景传统转录组为什么看不清病程传统组织水平转录组仅反映感染组织的平均表达水平难以解析不同位置细胞的异质性与空间协调。病害进程中距离病原菌不同远近的宿主细胞承担截然不同的免疫功能这种空间依赖的免疫分工需要单细胞空间技术才能捕捉。02.技术策略Stereo-seq 单细胞空间时间序列研究对接种 3、6、12、24 小时的马铃薯叶片进行 Stereo-seq 空间转录组分析获得 73,271 个高质量单细胞。整合细胞壁染色等形态标记与基因表达谱鉴定出上下表皮、栅栏组织、海绵组织、维管相关等主要细胞类型。03.核心发现病原靶向细胞与周质细胞的免疫分工根据病原菌的空间分布宿主细胞被划分为病原靶向细胞PTCs与 PTC 周质细胞SPCs。两者在免疫应答中呈现不同的功能角色。PTCs 负责前线物理化学防御细胞壁加固、氧化还原平衡SPCs 负责协调系统性免疫信号钙信号、系统获得抗性 SAR——植物免疫依赖多层细胞的协作网络而非孤立靶点。图由P. infestans侵染的马铃薯叶片的时空转录组图谱04.亮点意义植物-病原互作研究的新范式研究据此提出晚疫病病程新模型阐明植物免疫在细胞水平的协作机制为理解植物-病原微生物互作提供了理论框架。在应用层面该模型为抗病育种提供了具体靶点PTCs 中强化细胞壁与氧化还原防御的关键基因、SPCs 中调控钙信号的枢纽因子均可作为分子标记或编辑位点。从方法学看Stereo-seq 的厘米级视场与亚细胞分辨率使同一张切片上同时读取宿主与病原菌转录活动成为可能为植物-病原互作研究提供了新范式。理解病原靶向细胞与周质细胞的分工也有助于解释为何单一抗病基因常因病菌毒力变异而失效——植物免疫依赖多层细胞协作。图 叶片组织中细胞间的空间动态表达模式05.—小节—该研究利用 Stereo-seq 构建了马铃薯-晚疫病菌互作的单细胞空间转录组图谱揭示了宿主免疫的空间分工机制提出晚疫病病程新模型为抗病育种提供了分子靶点。从动物到植物Stereo-seq 将空间分辨率带入更多物种。凌恩生物依托一站式空间组学服务平台FF/FFPE 样本全承接并配备上门包埋等便捷前处理服务通过 Stereo-seq 全套流程实现植物与微生物空间转录组整体解决方案助力以空间视角推进关键科学问题。
