大豆既是人类重要的蛋白质和油脂来源，更承载着应对全球粮食危机的希望。借助分子设计育种技术，能够有效加速大豆育种，然而，其复杂的器官发育机制长期困扰着科学家。
研究团队以国产大豆品种“中黄13”为研究对象，开创性地构建了“宏观-单细胞-空间”三级转录解析体系：首先基于314份全器官样本的常规转录组(bulk RNA-seq)大数据，精准锁定器官发育阶段和关键器官的特征基因;继而运用单细胞核转录组(snRNA-seq)捕获五大功能器官(根、根瘤、茎尖、叶、茎)的细胞级表达图谱;最终通过时空组学技术Stereo-seq呈现基因表达的三维空间位置信息。通过多维技术融合，首次实现大豆器官的3D基因表达可视化。
“如果把大豆的每个器官都当成一座精密运作的工厂，那么基因就是流水线上的工人，而转录组图谱就是工厂的监控系统。传统研究往往只能看到工厂整体产量，而新技术则可以追踪每个工人的动态，即哪个基因在根尖值班?哪些细胞在叶片中参与合成养分?本次研究不仅解答了这些问题，还为改造工厂提供了‘操作手册’。”研究团队相关科研人员表示。
通过不同类型转录组数据的整合，本项研究完整呈现了大豆基因表达的时空动态信息，为理解大豆发育提供了全新的视角。目前相关转录组数据库已上线并开放访问，科研人员可通过交互式界面精准检索目标基因在发育阶段、特定器官及细胞类型中的表达特征，显著提升功能基因研究效率。此举可以一键获取基因在大豆生命周期中的动态表达，有助于加速功能验证和育种设计，推动种业科研全球合作。
