得益于双子叶模式植物拟南芥和单子叶模式植物水稻的遗传学研究，植物发育生物学在过去 40 年里取得了长足发展。植物分生组织（干细胞）的建立与维持机制、重要组织和器官的分化轨迹及其核心调控网络已初步建立。这些基础知识为作物农艺性状的分子调控解析与设计改造奠定了良好的基础。

　　然而，随着正向遗传学（forward genetics）筛选的日趋饱和，基因功能的冗余性逐渐成为植物新基因挖掘的巨大障碍，导致了新基因发现速率下降。

　　2025 年 8 月 18 日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心王佳伟团队（薛皓晨、徐洲更、刘玉洁为共同第一作者）在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：A unified cell atlas of vascular plants reveals cell-type foundational genes and accelerates gene discovery 的研究论文。

　　该研究突破了植物单细胞转录组测序底层技术难点，绘制世界首个维管植物整合细胞图谱，通过系统鉴定维管植物各类细胞的底层基因（cell-type foundational gene），突破了基因高效挖掘的瓶颈，发现了新的调控因子和细胞类型，为植物发育生物学研究提供了一个全新的研究范式。

　　在这项最新研究中，研究团队针对植物基因发现速度放缓的挑战，创新性地构建了一个跨物种维管植物（vascular plants）茎尖单细胞整合图谱（shoot apex single-cell atlas），结合6个代表性物种（跨越蕨类、裸子植物和被子植物等进化分支），揭示了植物关键细胞类型的基础基因框架，显著提升了基因功能挖掘的效率。

　　传统的正向遗传学（forward genetics）筛选因随机突变覆盖率饱和导致新基因发现速率下降。研究团队通过跨物种单细胞转录组图谱系统比较找到保守细胞类型的核心基因模块（cell-type foundational genes），例如表皮、木质部、韧皮部相关的基因集合，实现精准靶向候选基因筛选，避免随机突变的冗余。

　　研究团队发现了新型调控因子与细胞类型，包括此前未被发现的蛋白类型 X8 结构域蛋白（X8 domain proteins）和 JULGI-LIKE 蛋白，它们是韧皮部发育的调控因子。研究团队还在蕨类和裸子植物中识别出全新细胞类型——类伴胞细胞（companion cell-like cells）。

　　此外，研究团队还开发了用于维管植物细胞类型的自动化细胞分类算法工具，加速单细胞数据的解析与应用。这项研究为识别植物细胞类型的关键调控因子建立了一个高分辨率框架，并为研究植物细胞类型进化树立了一个创新范例。

　　该研究的亮点：

　　通过整合细胞图谱识别维管植物的泛细胞群；

　　揭示支撑植物细胞类型的核心底层基因；

　　通过细胞类型底层基因加速韧皮部基因发现；

　　开发了一种用于维管植物的自动化细胞类型注释工具。