Single-cell nuclear transcriptomics reveal root tip adaptations to nitrogen scarcity in wheat
Notice bibliographique
Résumé
Roots play a critical role in acquisition and utilization of nitrogen in wheat, influencing nitrogen use efficiency (NUE), and ultimately determining yield. However, the detailed responses of root tips to fluctuations in nitrogen availability and the underlying regulatory mechanisms enabling adaptation to nitrogen-limited conditions, remain elusive. In this study, we used single-cell nuclear transcriptomics of the high-nitrogen utilization variety (HNV) Zhengmai 1860 (ZM1860) to construct a comprehensive map of root tip cells under both controlled and nitrogen starvation (N-starv) conditions. Identification of various cell types and their associated genes highlighted the diversity of cellular processes. Using single-nucleus consensus weighted gene co-expression network analysis (hdWGCNA), we identified key modules central to nitrogen metabolism. These identified the prominent role of epidermal cells (EC). The gene TaGS1.2 , which is involved in glutamine synthesis, exhibited increased expression under nitrogen-deficient conditions, validating its functional significance in nutrient acquisition. Serving as a key functional gene that adapts to nitrogen-deficient conditions this gene also positively regulated root development. Analysis of the transcriptional regulatory network in EC further revealed the pivotal role of TaGS1.2 in the nitrogen metabolism network. We also uncovered mechanisms that enhance cell-to-cell communication in nitrogen-deficient environments by identifying specific receptors. Single-cell nuclear transcriptome mapping offers valuable insights into the complex responses of root tip cells to nitrogen scarcity and guides future breeding strategies aimed at developing more nitrogen-efficient wheat varieties.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».