一個受精卵是如何從單細胞發育、分化為大量不同類型的細胞、組織和器官，最終構成一個完整的生命體的，一直是發育生物學的基本問題和研究目標。得益于近年來單細胞測序技術和計算生物學的發展，以“DNA條形碼”為代表的譜系示蹤技術取得了長足發展，例如，發育生物學研究利用該技術明確了包括小鼠、斑馬魚、非洲爪蛙以及海鞘等多種生物的細胞發育譜系。文昌魚是介于無脊椎動物和脊椎動物之間的過渡型動物，是最原始的脊索動物（Chordate），也是探究脊椎動物起源和演化的理想對象，在探索脊索動物細胞命運決定保守機制和進化發育中具有重要地位。   　　近日，由中國科學院昆明動物研究所研究員毛炳宇團隊牽頭，聯合中科院數學與系統科學研究院研究員張世華團隊、廈門大學教授李光團隊、華大基因以及福建師范大學等科研團隊，在Cell Reports上，在線發表了題為Joint profiling of gene expression and chromatin accessibility of amphioxus development at single cell resolution的研究論文。該研究聯合Split-seq單細胞轉錄組測序（snRNA-seq）和10× Genomics單細胞表觀組測序（scATAC-seq）技術，以單細胞分辨率繪制了文昌魚早期胚胎發育全細胞命運圖譜、成體文昌魚各組織的單細胞基因表達圖譜和染色質開放特性圖譜；分析了文昌魚胚胎各譜系分化過程中的基因轉錄動態；運用跨物種的整合分析，構建了文昌魚胚胎各譜系分化過程中保守的基因調控網絡。   　　該研究檢測了不同胚胎發育時期的文昌魚胚胎，超過十萬個細胞的轉錄組測序，并系統性地繪制了文昌魚各胚層細胞分化路徑以及每個路徑中基因的表達變化。同時，該研究進行了來自不同胚胎發育時期的文昌魚胚胎的單細胞表觀組測序，獲得數萬個單細胞的表觀組數據；通過轉錄組和表觀組的整合分析，構建了文昌魚胚胎譜系分化過程中的基因調控網絡，計算篩選并通過原位雜交實驗驗證到多個組織特異表達的新標記基因。該研究構建第一張文昌魚胚胎發育過程中的單細胞分辨率全細胞命運圖譜，產生的數據對于剖析脊椎動物各組織器官的演化具有重要意義。   　　研究工作得到國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項、中科院青年創新促進會與昆明動物所遺傳資源與進化國家重點實驗室開放課題等的支持。