Beyond Human and Mouse

將空間轉錄體延伸至作物與多元研究物種

許多作物與研究物種具有獨特的發育、環境適應與經濟性狀，卻常因缺乏現成的基因 panel、細胞標記及成熟的組織解離流程，而難以直接套用既有的單細胞分析方法。

MERFISH 可依研究物種與研究問題客製化基因 panel，並根據參考基因體、轉錄體、RNA-seq 資料或候選基因清單進行探針設計，納入細胞 marker、發育路徑、環境反應、抗病性狀及其他研究相關基因。即使研究物種尚未建立完整的細胞圖譜，也能從既有序列與研究資料出發，建立符合研究目的的空間基因 panel。

對於具有細胞壁、特殊胞外基質或脆弱細胞族群的樣本，組織解離可能造成細胞遺失、比例偏差，並破壞原始空間資訊。MERFISH 直接在完整組織切片中定位 RNA，以單細胞至次細胞解析度呈現基因表現與組織結構，不只回答「哪些基因正在表現」，更能進一步看見這些訊號出現在哪些細胞、組織區域與發育位置。

研究團隊針對六倍體小麥建立 200-gene MERFISH panel，分析四個花序發育階段及兩種基因型，共分析超過 50,000 個細胞，並辨識出 18 個空間表現區域。

透過單細胞空間圖譜，研究將分生組織、葉脊、表皮、維管束與不同花器官重新定位至小麥花序中，解析傳統 bulk RNA-seq 難以分辨的頂端—基部發育差異。

更重要的是，研究發現，在肉眼可見的小穗形成之前，花序基部與中央區域的腋生分生組織及其下方葉脊，便已出現彼此協調但位置不同的基因表現模式。這些早期空間差異揭示了分生組織身分與發育轉換可能如何決定後續的小穗與花器官形成。

MERFISH 解析小麥花序的時空發育程式
不同顏色代表 18 個空間表現區域，呈現花序由分生組織至花器官形成的細胞組成變化，並揭示小穗形成前已存在的頂端—基部基因表現差異。

另一項研究整合單核轉錄體與 MERFISH 空間資料，涵蓋阿拉伯芥從種子、幼苗、葉片、莖、花到果莢的 10 個發育階段，分析超過 400,000 個細胞核，建立跨器官、跨生命週期的細胞圖譜。

透過空間資訊，研究人員不僅能將細胞類型與 marker 重新定位至實際組織，也能比較不同器官中反覆出現的細胞類型，辨識其共通轉錄特徵、器官特異性差異及過去未被描述的細胞 marker。

研究也進一步解析頂端彎鉤等體積小但結構複雜的組織，發現與發育進程及荷爾蒙調控相關的短暫細胞狀態，並透過功能驗證證實部分細胞情境特異基因具有重要發育作用。這使該圖譜不只是描述性資源，也成為預測基因功能與研究植物發育的重要基礎。

MERFISH 建立阿拉伯芥跨器官、跨生命週期的空間圖譜
從種子、幼苗、蓮座葉、莖、花到果莢，MERFISH 將不同細胞類型與基因表現重新定位至實際組織中，呈現植物發育過程中的細胞異質性與動態變化。

無論研究標的是作物、昆蟲、水生生物或其他新興研究物種，MERFISH 搭配 MERSCOPE Ultra 平台，可支援最高 1,000 genes 的客製化 panel、單細胞解析度及最高 3.0 cm² 的單片成像區域。研究人員可從物種序列、既有轉錄體資料或候選基因清單出發，在完整組織中呈現單細胞至次細胞層級的基因表現與空間分布。

歡迎聯絡Vizgen在台代理伯森生技，與我們討論研究物種、樣本類型及目標基因，評估適合的客製化空間轉錄體方案。

參考資料：

• Long KA et al. Spatial transcriptomics reveals expression gradients in developing wheat inflorescences at cellular resolution. The Plant Cell, 2026.
• Lee TA et al. A single-cell, spatial transcriptomic atlas of the Arabidopsis life cycle. Nature Plants, 2025.

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