作为一种多年生木本植物，橡胶树（Hevea brasiliensis）需要通过多种类型的细胞基因表达来适应各种环境挑战。目前该物种在细胞水平上的基因表达图谱尚不清楚，细胞对病原体侵染等外界刺激的响应机制需要深入研究。据此，本团队利用单细胞RNA测序技术对早期白粉病侵染期间的橡胶树叶片进行了转录组分析，鉴定出了10种细胞类型，并构建了第一个橡胶树叶片的单细胞图谱，观察到了不同的细胞簇在白粉病侵染条件下的基因表达模式，多数参与宿主-病原体相互作用的基因随着侵染进程呈现上调表达。
图1 橡胶树叶片的单细胞图谱
本团队同时发现一个编码核苷酸结合的富含亮氨酸重复蛋白的HbCNL2基因，正向调控橡胶树对白粉病的抗性。在烟草叶片过量表达HbCNL2基因中触发了典型的细胞坏死表型，在橡胶树叶片的原生质体中触发了高水平的活性氧。HbCNL2蛋白定位在细胞膜和细胞核中，其LRR结构域与细胞核中分子伴侣HbHSP90的ATPase结构域相互作用。本研究首次揭示了橡胶树叶片对病原菌侵染的细胞和分子水平响应，为指导橡胶树抗病种质的选育提供了重要的理论基础。
图2 橡胶树HbCNL2基因的定位与功能分析
该研究得到了海南省自然科学基金创新研究团队项目（322CXTD506）、国家自然科学基金地区项目（32160370，32160654）和国家天然橡胶产业技术体系病害岗位专家经费（CARS-33-BC1）的资助。海南大学梁晓宇副教授、2020级博士研究生马展和2019级硕士研究生柯宇航为该研究论文的共同第一作者，张宇教授和王萌教授为论文通讯作者，我校杨叶教授和唐朝荣教授、李海燕教授、中国热带农业科学院王立丰研究员和覃碧研究员参与了该论文的指导工作。
研究结果最近被植物学领域主流期刊《Plant Cell and Environment》在线发表“Single-cell transcriptomic analyses reveal cellular and molecular patterns of rubber tree response to early powdery mildew infection”。
全文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pce.14585
