近日，华中农业大学严建兵教授课题组受国际植物学权威综述期刊Trends in Plant Science邀请，撰写并发表了题为Single-Cell Genomics and Epigenomics:Technologies and Applications in Plants的综述文章。该文章从方法学的角度总结归纳了快速发展的单细胞基因组和表观基因组前沿技术，并总结和展望了该技术在回答植物生物学关键科学问题的研究思路和进展。
单细胞测序技术是生物学研究的热点前沿领域之一。它可以在单个细胞水平阐述重要生命现象，大大拓展了生命科学研究的精度和深度。过去10多年来，在动物中利用单细胞技术重新理解了细胞分化、细胞周期和细胞免疫等重要的生命过程，也逐渐衍生了单细胞生物学这一新兴学科。然而在植物中，单细胞测序研究却面临挑战，这一方面因为技术没有得到合理的选择和应用，另一方面因为缺乏基于该技术提出的针对性科学问题。
严建兵课题组以玉米为模式植物，在世界上首次实现了玉米四分体单细胞基因组测序技术，随后又相继突破了玉米单细胞核的基因组测序、四分体的表观基因组测序，以及单胚囊的基因组测序技术，并利用这些突破性技术回答了玉米雌雄配子重组规律、雄配子重编程、单倍体诱导等生殖发育过程中的关键科学问题。鉴于严建兵课题组在植物单细胞测序方面的系列进展，Trends in Plant Science杂志邀请该课题组撰写综述文章，介绍植物单细胞基因组和表观组前沿技术及应用展望。
综述文章提出，通过结合基因组编辑等技术，高精度和高通量单细胞基因组技术有望对减数分裂机制等重大科学问题提供新的解决思路。在表观基因组层面，DNA甲基化、蛋白质–DNA互作和三维基因组是近年来单细胞测序技术发展的新兴领域，可应用于解决诸多植物领域的重大科学问题。文章还提出，相对于动物单细胞研究，植物单细胞研究有其独特的优势，比如有独特的科学问题，也不存在伦理的问题，样品更容易获得等。未来一方面单细胞测序技术需要针对植物样品进行适配修改和优化改良，提高实验通量和重复度；另一方面应该优先在多组学水平上构建完整的植物细胞发育动态图谱，这可以帮助在单细胞水平深刻理解很多生命现象，并最终促进植物单细胞生物学学科的发展。
硕士研究生罗成为综述文章第一作者，严建兵为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和作物遗传改良国家重点实验室自主课题等项目的资助。全文链接：/10.1016/j.tplants..04.016
