中科院描繪擬南芥芽再生染色質狀態動態圖譜

中國科學院分子植物科學卓越創新中心王佳偉研究組首先對擬南芥芽再生過程多個時間節點的ATAC-seq、組蛋白修飾ChIP-seq和轉錄組數據進行整合分析，構建了一張高精度的芽再生過程染色質狀態圖譜，將擬南芥基因組各個區段分別用15種不同的染色質狀態標記。結合公共數據庫的ChIP-seq數據，發現大多數轉錄因子結合基序主要富集在由ATAC-seq數據所注釋的染色質開放（open chromatin）區域。不同時間節點的染色質狀態轉變分析進一步表明，染色質開放區域的狀態轉換與細胞命運重塑密切相關，提示這些區域在再生過程基因表達調控中處于中心地位。課題組對染色質可及性數據進行深入挖掘，發現高生長素濃度的CIM（Computer Integrated Manufacturing）環境不僅能夠誘導細胞多能性基因座位的染色質開放，而且還能促進芽命運決定基因座位的開放。通過比較細胞分裂素信號缺陷突變體arr與野生型的ATAC-seq數據，發現細胞分裂素信號不僅決定了SIM階段芽祖細胞的形成，而且還在CIM階段維持了芽屬性基因處于一種染色質開放的準備狀態。隨后，綜合順式作用元件動態分析，轉錄因子活性預測以及時期特異開放區域的鑒定，研究人員挖掘到一系列可能在芽再生過程中發揮作用的轉錄因子。最后，通過突變體表型考察，發現BES1和JKD等參與調控芽再生的全新轉錄因子。綜上，這些研究成果為理解植物細胞重編程以及細胞命運轉變提供了全新的視角，還為提高植物芽再生效率提供了豐富的靶點。相關研究成果于2022年1月在線發表在《Developmental Cell》上。