果蝇出生顺序和神经元身份的全局分子编码

功能神经回路的组装依赖于具有精确分子身份和连接性的多种神经类型的生成。揭示神经系统范围内神经元规范和布线的普遍原理，需要对其多样性进行系统和高分辨率的表征，而单细胞转录组学和连接组学的最新进展使其成为可能。然而，将神经元的分子身份与回路结构联系起来仍然是一个关键挑战。在这里，我们展示了果蝇神经索（感觉-运动回路的中枢枢纽）的高分辨率发育转录图谱。相对于其参考连接组，我们的图谱具有38倍的聚合覆盖度，捕捉了广泛的分子多样性，并实现了与成虫连接组的稳健对齐。我们确定了神经索中神经元多样性背后的三个发育原理。首先，神经发生的时间塑造了分子身份的多样化：胚胎期出生的神经元比幼虫期出生的神经元分化更快，这在成虫连接组中也观察到。其次，来自所有谱系的神经元共有的17个转录因子提供了一个全局的出生顺序分子身份编码。最后，通过将性别特异的转录组图谱映射到连接组，我们确定了雌性特异性凋亡和转录分化是性别特化的关键全局驱动因素。通过揭示分子身份的关键组织轴，该图谱为剖析神经回路发育和进化的分子机制开辟了途径。