近日，中国农业科学院生物技术研究所联合国内外研究机构，构建了首个水稻多器官单细胞多组学图谱，系统解析了细胞类型的功能及其对复杂性状的调控作用，并预测和挖掘出多个细胞类型特异的性状调控基因，为水稻设计育种提供了细胞水平特异候选靶点。相关研究成果发表在《自然》杂志上。

水稻的根、茎、叶、种子等器官由多种功能细胞组成，这些细胞类型对水稻发育、产量与抗性都具有重要作用，但对其系统鉴定及功能解析进展较慢。利用单细胞等新兴技术，从细胞层面系统刻画不同器官的细胞类型与状态，解析其分子调控机制，可为解析水稻发育和重要农艺性状的形成提供新路径。该研究对水稻8个器官中超过11万个细胞的RNA表达与染色质可及性状态进行了同步测序和深度分析，通过原位杂交实验验证了54种细胞类型，并构建了细胞类型特异的基因调控网络，挖掘了系列细胞类型特异基因。同时，研发了水稻单细胞水平的基因扰动虚拟敲除、转录因子功能预测、细胞类型预测等算法、工具和模型。该研究为水稻单细胞水平智能设计育种提供了数据、基因和技术基础，为作物改良开辟了新途径。