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苹果逆境生物学与简约技术栽培体系团队郑先波教授、焦健教授联合北京大学现代农业研究院葡萄种质创新与利用课题组叶文秀研究员，在Agriculture Communications（影响因子11.9）在线发表题为“Comparative evaluation of reference genomes and cell-type annotation frameworks for single-nucleus transcriptomic analysis in apple”的研究论文。构建了首个苹果幼苗单细胞转录组图谱，为苹果及其他木本作物的单细胞研究提供了重要数据资源和方法参考。
单核RNA测序(snRNA-seq)能够从单细胞尺度解析组织中的细胞组成及其基因表达特征，已成为研究植物生长发育的重要技术。然而，苹果具有多个不同版本的参考基因组，同时缺少经过充分验证的细胞类型标记基因，这给测序数据比对和细胞类型鉴定带来了困难。因此，选择合适的参考基因组并建立可靠的细胞注释方法，是开展苹果等木本类果树单细胞研究的关键。
研究团队以‘Royal Gala’苹果幼苗为材料开展单细胞转录组测序，经过质量控制获得35,557个高质量细胞核。随后，团队利用同一套测序数据，对GDDH13、Fuji T2T、GDT2T、Gala、Granny Smith和HFTH1六套公开苹果参考基因组进行了系统比较。结果表明，参考基因组的选择会显著影响序列比对、基因检出和细胞聚类结果。在本研究数据集中，GDDH13在细胞核转录本数、基因检出、唯一比对率及标记基因特异性等方面表现出较好的综合性能，因而被用于后续分析（图1）。
图1 苹果单核RNA测序流程及六套参考基因组的比较结果
进一步分析发现，不同参考基因组中的基因模型和转录本边界差异，会影响关键标记基因的表达识别。例如，与其他部分参考基因组相比，GDDH13中的WRKY75基因模型具有更完整的转录本边界，有利于测序读段的准确归属和相关细胞类型的鉴定。这一结果说明，评价参考基因组是否适用于单核转录组分析，不能仅依据组装连续性，还需要综合考虑基因注释质量及其对下游分析的影响。
在此基础上，研究团队结合经典标记基因、直系同源标记基因组（OMGs）和XSpeciesSpanner三种方法，对苹果幼苗细胞类型进行交叉注释，共鉴定出11类主要细胞类型。拟时序分析进一步重建了形成层细胞向木质部和韧皮薄壁组织分化的路径，并解析了苹果幼苗早期气孔谱系的发育过程。该研究建立了从参考基因组评估、多方法细胞注释到发育轨迹分析的苹果单核转录组研究流程，既为深入解析苹果细胞类型特异性基因表达及组织发育机制提供了基础，也为非模式木本作物开展单细胞研究提供了可借鉴的技术框架。
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硕士研究生胡舒沛，博士研究生刘一琪为论文共同第一作者，郑先波教授、焦健教授以及叶文秀研究员为论文共同通讯作者。河南农业大学、北京大学现代农业研究院、新西兰Plant and Food Research Bioeconomy Science Institute及中国农业科学院中原研究中心等单位参与了该项研究。研究获得河南省重点研发专项(251111112900)、河南省现代农业产业技术体系(HARS-22-09-G3)和河南省科技攻关项目资助(242102110284)。
论文链接：//doi.org/10.1016/j.agrcom.2026.100154
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