由多堆柄锈菌引起的玉米南方锈病是我国一类农作物病害，在黄淮海夏玉米产区造成严重的产量损失，严重威胁我国粮食安全。2026年3月16日，国产直播 李洪连教授团队施艳教授课题组联合河南省农业科学院粮食作物研究所曹言勇团队、中国农业科学院作物科学研究所段灿星团队在《Advanced Science》期刊发表“Integrated Single-Cell and Spatial Transcriptomics Reveal Cell-type-specific Immune Regulatory Networks in Maize Responding to Southern Corn Rust”的研究性文章，主要构建了玉米应答南方锈病侵染早期的高分辨率时空转录图谱。

       近年来，单细胞转录组和空间转录组技术的突破为植物与病原物互作研究带来了前所未有的精度提升：前者能够在单个细胞水平上解析基因表达，揭示植物应答病原侵染时的细胞异质性；后者则能够绘制基因在组织内的空间表达图谱，追踪特定位置和时间下的转录动态。两者的整合为解析植物免疫的分子机制提供了全新视角，直观地揭示了不同细胞类型和组织区域如何协同应对外界威胁。
       本研究利用单细胞和空间转录组技术，系统描绘了玉米叶片8种主要细胞类型在锈菌侵染早期的转录动态，明确了24和48 hpi为关键时间点。揭示了表皮和叶肉细胞在早期免疫中的核心作用，发现RLP/RLK基因主要在其中激活，而部分CNL抗病基因则在特定细胞中上调。通过WGCNA分析，揭示了维管束鞘/叶肉细胞中应激响应通路激活与表皮细胞壁合成抑制的协同防御模式。进一步挖掘并验证了ZmXET1（感病因子）和ZmRBG（抗病因子）在调控病菌侵染中的关键功能。这一发现深化了对寄主—病原物互作分子机制的理解，为揭示玉米抗锈病的细胞类型特异性免疫调控网络提供了新视角，也为病害绿色防控策略的制定奠定了重要的理论基础。

       国产直播 李洪连教授团队（粮食作物病害监测与防控创新团队）施艳教授课题组、河南省农业科学院粮食作物研究所/神农种业实验室曹言勇研究员和中国农业科学院作物科学研究所段灿星研究员为共同通讯作者。国产直播 粮食作物病虫害检测与防控创新团队青年教师王琼琼博士、河南省农业科学院粮食作物研究所在站博士后孙新艳副研究员、国产直播 在站博士后孙迎超及河南省农业科学院粮食作物研究所程泽强研究员为论文共同第一作者。国产直播 汤继华教授、李洪连教授给予本研究重要支持和修改。本研究得到河南省重点研发计划、联创种业科企合作项目、河南省农业科学院新兴学科专项、中国农业科学院农业科技创新工程、河南省高校创新科研团队、河南省科学技术协会青年人才托举计划项目等项目联合资助。感谢中国农业科学院作物科学研究所翁建峰研究员、中国农业大学周涛教授为本项目提供的指导与帮助。