水稻的生長發育涉及不同類型細胞的協同作用。過去，研究人員可以分析某個基因的功能，或者觀察某一組織、某一發育階段的變化，但在完整生命周期中，數萬個基因在何處、何時參與調控生長發育，業界對此仍缺少系統性認識。

近日，我國科研團隊成功繪制水稻全生命周期時空細胞圖譜，覆蓋了水稻從種子萌發到開花結實的全過程，整合了基因組、細胞發育階段與空間轉錄組信息，為從個體尺度理解植物發育提供了重要基礎。該成果由崖州灣國家實驗室聯合深圳華大生命科學研究院、華中農業大學、南方科技大學、武漢大學、中國科學院遺傳與發育生物學研究所等12家科研機構分工協作完成，相關論文成果於10月6日在線發表。

此次研究建立了覆蓋10類器官或組織、61個發育階段的圖譜。科研團隊獲取了超85萬個高質量細胞核的數據，以及超34萬個空間數據單元，注釋出119種細胞類型和133個細胞亞型。

這張圖譜可以被理解為一份帶有時間和空間位置的生命信息地圖：它既呈現了不同細胞類型在組織中的分布，也反映了功能基因表達隨發育階段發生的變化，幫助研究者將分子層面的信息與水稻宏觀的生長過程聯系起來。為了讓科研成果轉化為可持續使用的公共資源，團隊建立了交互式在線圖譜平台，支持基因查詢、空間表達展示和比較分析，並開發了水稻單細胞基礎模型。這個模型是一個懂水稻細胞的“AI大模型”，利用本研究及公開的水稻單細胞數據訓練，可輔助細胞類型注釋和整合不同來源數據集，提高了數據的可比性與復用性。

這項成果的背后，是一場跨越20余年的科研接力。水稻籼稻基因組工作框架圖於2002年在《科學》雜志上發表。如今，研究的觀察尺度從遺傳序列進一步延伸至細胞、空間位置和發育過程。水稻全生命周期時空細胞圖譜及相關數據庫、模型的發布，為研究者獨立挖掘基因功能提供了一條全新的思路。研究者可以查看關注的基因在不同組織和發育階段中的表達情況，再結合實驗開展功能驗証。這開拓了植物全生命周期研究的新路徑，也為全球學者提供了寶貴的公共資源。（記者陳怡）