近日,中國水產科學研究院南海水產研究所李運東博士等人成功完成斑節對蝦單細胞測序,構建了首個斑節對蝦單細胞基因圖譜,為對蝦抗逆機制的遺傳解析提供了重要理論依據。相關研究成果發表在Frontiers in Immunology(《免疫學前沿》)上(Li Yundong, Zhou Falin, Yang Qibin, Jiang Song, Huang Jianhua, Yang Lishi, Ma Zhenhua and Jiang Shigui., Single-Cell Sequencing Reveals Types of Hepatopancreatic Cells and Haemocytes in Black Tiger Shrimp (Penaeus monodon) and Their Molecular Responses to Ammonia Stress. Front. Immunol. (2022) 13:883043.)。
基于細胞多樣化功能主要由基因驅動的生物學特征,南海所斑節對蝦創新團隊率先開展了對蝦的單細胞解離和基因測序工作。通過不斷的摸索和實驗方案優化,該團隊成功突破了對蝦組織解離和單細胞懸液制備技術,單細胞標記成活率達85%以上,捕獲了12712個血細胞和21226個肝胰腺細胞,測得450 Gb基因表達數據,實現了微流控技術在蝦單細胞測序中的應用,首次構建了對蝦肝胰腺和血淋巴的單細胞基因圖譜,解析了不同細胞類型對氨脅迫響應的分子機制。
基于基因標記將細胞成功分為7種細胞類群,細胞發育軌跡預測發現,Hem4和Hem5細胞群位于發育末端,是血細胞中較為成熟的免疫細胞類型,而且Hem4是體液免疫的主要效應細胞群,能夠分泌抗菌肽,激活proPO系統。肝胰腺細胞存在3種潛在發育路徑,Hep1是合成多種消化酶和凝集素的重要細胞群。鑒定發現AMPs、proPO和GST等基因不僅可以作為鑒定蝦細胞群的標記基因,而且在細胞分化和功能可塑性中發揮著重要作用。該研究首次成功將10×genomics系統應用于無脊椎動物甲殼類研究,構建了氨脅迫下肝胰腺和血淋巴的單細胞基因轉錄圖譜,描繪了蝦先天免疫系統對應激響應的細胞機理,為對蝦抗逆機制的遺傳解析提供了重要理論依據。
南海所上述研究工作得到南方海洋科學與工程廣東省實驗室(廣州)、海南省崖州灣種子實驗室等的幫助,以及國家重點研發計劃“藍色糧倉科技創新”專項項目、斑節對蝦創新團隊項目、廣東省青年基金、海南省青年基金等的支持。
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