空間轉錄組學技術解析小麥穗發育差異 揭示產量限制關鍵 - 農業知識入口網

文章來源 : 農業科技決策資訊平台    2026-03-24

小麥產量需求與穗部發育差異問題

　　小麥為全球重要糧食作物之一，隨著全球人口增長，至2050年需求預計將增加逾60%，提升作物生產力已成為重要課題。然而，小麥穗部不同位置的榖粒發育存在明顯差異，特別是基部的小穗，雖然形成時間最早，卻常無法發育為完整榖粒。過去研究多採整體組織分析，難以解析不同細胞與空間位置間的細微差異。

空間轉錄組學技術應用於小麥穗分析

　　為釐清此問題，英國約翰英尼斯中心(John Innes Centre)與厄爾漢姆研究所(Earlham Institute)等跨機構的研究團隊，以空間轉錄組學技術，分析小麥穗不同發育階段的基因表現。該技術可在保留組織空間資訊的情況下，觀察基因於特定位置的表現，並達到單一細胞的解析度。

技術流程建立與基因表現圖譜繪製

　　研究團隊克服植物堅韌的細胞壁與自體螢光干擾等技術挑戰，成功建立適用於小麥穗的分析流程，並利用Vizgen MERSCOPE平台，繪製約200個基因在不同發育階段與空間位置的表達分布圖譜，展現空間轉錄組學技術在植物研究中的應用潛力。

小麥穗不同區域基因表達差異

　　研究結果顯示，小麥穗不同區域的基因表達模式具有明顯差異，特別是在基部小穗中，與穀粒發育相關的基因表現較弱，可能導致其發育受限，此一發現為理解穗部發育不均的機制提供重要線索。

空間轉錄組學於植物發育研究之應用

　　研究透過空間轉錄組學技術，可更精細地解析植物發育過程中的基因調控，有助於後續產業應用與育種策略的發展。本研究已發表於2025年《The Plant Cell》期刊。

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Phys.org