植物无法像动物一样移动,却能在复杂多变的环境中顽强生长、精准发育并灵活应对胁迫,关键就在于它们拥有一套精密的细胞间通讯网络。从种子萌发、器官分化到开花结实,从抵御病虫害到耐受干旱、盐碱与极端温度,植物体内无时无刻不在进行着短距离与长距离的信号传递,让不同细胞、组织和器官"步调一致"。
这些信号的"信使"形式丰富多样:
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植物激素(生长素、细胞分裂素、脱落酸、乙烯、油菜素甾醇等)作为系统性信号,通过维管组织实现整株水平的长距离调控,统筹生长节奏与胁迫响应;
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小肽信号(信号肽)是植物体内的"局部指令",常在细胞间短距离传递,精细调控细胞分化、器官形态建成与免疫反应;
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可移动小RNA、mRNA则通过胞间连丝或韧皮部在细胞与器官间穿梭,在表观遗传与基因表达层面远程调控发育与抗逆。
无论哪种信号,都离不开一个核心环节------配体-受体互作。胞外的信号分子(配体)被细胞膜表面的受体(如类受体激酶RLK、类受体蛋白RLP)精准识别、结合,将胞外信号转化为胞内信号,进而激活下游通路,最终改变细胞命运与功能。可以说,配体-受体互作是植物细胞通讯的"分子开关"与"第一道闸门",在协调细胞功能、维持生长发育稳态、启动环境响应中发挥着不可替代的作用。
近年来,随着单细胞转录组、空间转录组技术在植物研究中的普及,解析组织内不同细胞类型间的信号交流、构建细胞间通讯网络已成为前沿热点。然而,植物配体-受体互作数据分散、注释不全、覆盖物种有限、缺乏专门的数据库与分析工具,极大限制了相关研究的深入。为填补这一空白,福建农林大学团队开发了PlantCellChatDB------一个专门针对植物的配体-受体互作数据库与分析平台,聚焦受体互作蛋白与胞外信号分子(激素、小肽、代谢物等)的系统性注释与互作分析,为植物单细胞/空间转录组的细胞通讯研究提供了一站式解决方案。
除了传统的蛋白-蛋白配对,数据库还新增了**Signaling molecule(小分子信号,如激素),多亚基受体复合物,共受体/辅助受体(帮助受体识别配体),激动剂(增强信号传导),****拮抗剂(抑制信号传导)**等模块,这个设计让数据库比传统"单配体-单受体"模型更贴近真实的生理过程。这也是这个数据库最关键的创新点之一。

PlantCellChatDB的设计逻辑与分析全流程
【数据库介绍】
**一 **物种:拟南芥、水稻、番茄、玉米、大豆

二 可下载的配受体信息


Interaction_name:互作名称
Signal:信号名称;这条互作属于哪个信号通路/信号分子
Ligand:配体;胞外信号分子,也就是"发送信号的一方"
Receptor:受体;细胞膜上接收信号的蛋白,"接收信号的一方"
Complex1/Complex2:受体复合物亚基;当受体是多亚基复合物时,这里放其他亚基
Agonist:激动剂;增强配体-受体互作的分子
Antagonist:拮抗剂;抑制配体-受体互作的分子
CoAreceptor/CoIreceptor:共受体/辅助受体;帮助主受体结合配体的辅助蛋白
Evidence:证据来源;文献PMID,告诉你这条互作是哪篇文章验证的
Interaction_type:互作类型。分两大类:
(1)Signaling molecule(小分子信号-受体)
小分子信号主要分为:ABA,BR,Ca2+,chitin,CTK,elf18,ET,flg22,GA,IAA,JA,K+,Mg2+,NO3-,SA。
(2)Interacting protein(蛋白-蛋白互作)
三 在线搜索配受体信息


四 cell communication测试结果可视化
**同时支持单细胞转录组数据和空间转录组数据。**主要展示UMAP、不同signal细胞群互作的网络图、特定细胞群L-R互作强度柱状图,以及组间差异对比柱状图。



五 数据库技术文档

【实测展示】
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数据集:GSE123013
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物种:拟南芥
一 细胞注释

**二 **cell-cell communication结果解读
- (1)通讯表格

Interaction_name:配受体对信息,Ligand-Receptor。
Signal:此配受体对归属的信号通路。表格示例为ABA通路,代表此配受体对(如AT3G11410_AT5G46790)为ABA通路内的细胞通讯。
Source:配体来源细胞类型。
Target:受体来源细胞类型。。
Prob:Probability。互作打分值(CellChat 算法计算的通讯概率)。
数值越大:该组【源细胞→靶细胞+配受体配对】的细胞通讯可信度/作用强度越高。
Pvalue:显著性检验。
- (2)细胞间通信网络图
通过线条方向(箭头)和粗细描述细胞间的信号流向和强度。

- (3)不同信号下细胞间检测到的显著配体-受体对统计柱状图

【爱基百客植物单细胞项目经验】
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| 物种 | 组织部位 |
| 烟草,拟南芥,水稻,玉米,棉花,香蕉,橡胶,康乃馨,油菜,杨树,兰科,猕猴桃,牡丹,大豆等 | 根,花药,顶芽,果肉,花瓣,花柱,茎尖,胚珠,叶片,幼穗,种子,韧皮部,花粉等 |
实测数据
