橡胶树（Hevea brasiliensis）是天然橡胶最主要的商业化来源，也是重要的木本经济作物。茎杆生长速度不仅决定橡胶树开割年限，也直接影响其木材产量和育种周期。然而，橡胶树木质部发育过程中不同细胞类型的组成、分化轨迹及其调控机制仍缺乏系统研究。近日，海南大学产胶生物学团队利用单细胞转录组测序（scRNA-seq）和染色质开放性测序（ATAC-seq）技术，首次构建了橡胶树分化木质部单细胞发育图谱，解析了不同生长速度品种木质部发育差异的细胞学基础和调控网络，为橡胶树品种改良提供了新的理论依据和候选基因资源。相关研究成果以 Integrated scRNA-Seq and ATAC-Seq Decipher the Xylem Development Atlas and Regulatory Landscape in Rubber Tree (Hevea brasiliensis) 为题，在线发表在 Plant, Cell & Environment 期刊。原文链接：https://doi.org/10.1111/pce.70815.

创新点一：建立橡胶树分化木质部原生质体体系并完成单细胞测序

木材形成依赖维管形成层持续产生木质部细胞，不同类型的分化木质部细胞在茎杆增粗和次生生长中发挥着重要作用。针对橡胶树分化木质部细胞组成和调控机制尚不明确的问题，海南大学产胶生物学研究团队首先建立了橡胶树分化木质部高活性原生质体分离体系，并在此基础上对两个茎围生长速度存在明显差异的橡胶树品种 RK525 和 RY73397 开展 scRNA-seq 分析。构建了橡胶树分化木质部单细胞转录图谱。通过聚类分析，共鉴定出 10 个细胞簇，并对导管分子、木纤维细胞、射线薄壁细胞及相关前体细胞进行了注释，初步解析了橡胶树木质部发育的细胞组成和分化关系。

创新点二：发现次生细胞壁合成通路的差异决定橡胶树木材发育

进一步分析表明，橡胶树分化木质部细胞主要沿两条发育路径分化，分别形成纺锤谱系和射线谱系。与 RY73397 相比，速生品种RK525 在纺锤谱系分化的导管和木纤维细胞群中表现出更高水平的特异基因表达，说明纺锤谱系发育增强可能是其快速生长的重要基础。综合差异表达分析和拟时序分析，研究团队发现与木质部发育差异密切相关的候选基因主要富集于次生细胞壁生物合成通路，包括CESA7、CESA8、IRX9、COBL4、CTL2、LAC2、LAC5、LAC12、LAC17和CCOAOMT1等，表明速生品种 RK525 在导管和木纤维细胞中具有更活跃的次生细胞壁沉积过程。

创新点三：鉴定次生细胞壁发育调控的关键转录因子和下游靶标基因

通过 WGCNA 鉴定到一个与木纤维细胞显著相关的特异模块，并发现 SND2、MYB308、C3H14、C3H15 等转录因子可能在次生细胞壁形成中发挥重要作用。双荧光素酶实验结果显示，HbSND2 和 HbC3H14 能协同增强HbCESA8和HbIRX9 启动子活性。进一步结合 ATAC-seq 分析发现，两品种分化木质部存在不同的开放染色质区域及转录因子结合位点富集模式，说明不同品种的生长差异与基因表达和染色质状态变化密切相关。

该研究构建了橡胶树分化木质部单细胞图谱，并结合染色质开放图谱，从细胞类型组成、发育轨迹、关键功能基因、候选转录因子和表观调控层面系统揭示了橡胶树木质部发育及速生形成的分子基础。研究建立的分化木质部原生质体体系，也为橡胶树木质部相关功能基因快速验证提供了新工具。相关成果为橡胶树速生、高产和优质木材性状分子改良提供了重要资源和理论支撑。

海南大学热带作物生物育种全国重点实验室，三亚南繁研究院和热带农林学院为主要完成单位。海南大学产胶生物学实验室硕士研究生张超和博士研究生姚远为论文共同第一作者，唐朝荣研究员、刘开业副教授和曹杰副教授为论文共同通讯作者。东北林业大学李伟教授在建立木质部原生质体分离方法上提供了关键支撑。产胶生物学实验室团队成员在实验和论文写作中提供了重要的帮助。本研究得到海南省重点研发项目、国家自然科学基金和海南大学一流学科突破计划项目的共同支持。