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南海所首次完成斑节对虾单细胞基因图谱构建

2022-05-29 15:37:29来源:南海水产研究所作者:南海水产研究所

近日,中国水产科学研究院南海水产研究所李运东博士等人成功完成斑节对虾单细胞测序,构建了首个斑节对虾单细胞基因图谱,为对虾抗逆机制的遗传解析提供了重要理论依据。相关研究成果发表在Frontiers in Immunology(《免疫学前沿》)上(Li Yundong, Zhou Falin, Yang Qibin, Jiang Song, Huang Jianhua, Yang Lishi, Ma Zhenhua Jiang Shigui., Single-Cell Sequencing Reveals Types of Hepatopancreatic Cells Haemocytes in Black Tiger Shrimp (Penaeus monodon) Their Molecular Responses to Ammonia Stress. Front. Immunol. (2022) 13:883043.)。

基于细胞多样化功能主要由基因驱动的生物学特征,南海所斑节对虾创新团队率先开展了对虾的单细胞解离和基因测序工作。通过不断的摸索和实验方案优化,该团队成功突破了对虾组织解离和单细胞悬液制备技术,单细胞标记成活率达85%以上,捕获了12712个血细胞和21226个肝胰腺细胞,测得450 Gb基因表达数据,实现了微流控技术在虾单细胞测序中的应用,首次构建了对虾肝胰腺和血淋巴的单细胞基因图谱,解析了不同细胞类型对氨胁迫响应的分子机制。

基于基因标记将细胞成功分为7种细胞类群,细胞发育轨迹预测发现,Hem4和Hem5细胞群位于发育末端,是血细胞中较为成熟的免疫细胞类型,而且Hem4是体液免疫的主要效应细胞群,能够分泌抗菌肽,激活proPO系统。肝胰腺细胞存在3种潜在发育路径,Hep1是合成多种消化酶和凝集素的重要细胞群。鉴定发现AMPs、proPO和GST等基因不仅可以作为鉴定虾细胞群的标记基因,而且在细胞分化和功能可塑性中发挥着重要作用。该研究首次成功将10×genomics系统应用于无脊椎动物甲壳类研究,构建了氨胁迫下肝胰腺和血淋巴的单细胞基因转录图谱,描绘了虾先天免疫系统对应激响应的细胞机理,为对虾抗逆机制的遗传解析提供了重要理论依据。

南海所上述研究工作得到南方海洋科学与工程广东省实验室(广州)、海南省崖州湾种子实验室等的帮助,以及国家重点研发计划“蓝色粮仓科技创新”专项项目、斑节对虾创新团队项目、广东省青年基金、海南省青年基金等的支持。

全文链接:https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.883043

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