Integrating 3D imaging, GWAS, and single-cell transcriptome approaches to elucidate root system architecture in <i>Populus</i>
Notice bibliographique
Résumé
Roots are essential for nutrient uptake and structural stability in trees. Despite their critical role, the genetic determinants underlying root system architecture (RSA) remain poorly understood. In this study, we employed an integrated approach combining automated 3-dimensional (3D) spatial imaging, multiomics analyses, genetic transformation, and molecular experiments to investigate the genetic architecture and regulatory networks governing RSA in Simon poplar (Populus simonii). Here, using a panel of 303 P. simonii accessions collected from different geographical regions in China, we performed a genome-wide association study (GWAS) on 96 RSA traits and identified S-phase kinase-associated protein 2B (PsiSKP2B) as a candidate gene colocalized by 6 traits. By integrating the findings from GWAS, transcriptome, and single-cell RNA-seq (scRNA-seq) analyses, we identified PsiSKP2B as a key regulator of meristematic tissue cells involved in lateral root (LR) development. Overexpression of PsiSKP2B in 84k (Populus alba × Populus glandulosa) had a substantial effect on RSA traits, increasing the number and density of LRs by 65.9% and 98.6%, respectively, compared with wild-type plants. Our in vitro and in vivo assays revealed that PsiSKP2B modulates LR development by interacting with WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 4 (PsiWOX4) or ZINC FINGER HOMEODOMAIN 9 (PsiZHD9), both of which are specifically expressed in atrichoblast cells, thereby activating a regulatory feedback loop. These findings highlight an atrichoblast-dependent regulatory mechanism through which PsiSKP2B governs LR development. Our study not only introduces an advanced image recognition methodology for quantifying RSA traits in P. simonii but also provides a comprehensive multiomics framework for elucidating the genetic and molecular basis of RSA.
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| 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 tête enseignante, 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 ».