中科院描绘拟南芥芽再生染色质状态动态图谱

中国科学院分子植物科学卓越创新中心王佳伟研究组首先对拟南芥芽再生过程多个时间节点的ATAC-seq、组蛋白修饰ChIP-seq和转录组数据进行整合分析，构建了一张高精度的芽再生过程染色质状态图谱，将拟南芥基因组各个区段分别用15种不同的染色质状态标记。结合公共数据库的ChIP-seq数据，发现大多数转录因子结合基序主要富集在由ATAC-seq数据所注释的染色质开放（open chromatin）区域。不同时间节点的染色质状态转变分析进一步表明，染色质开放区域的状态转换与细胞命运重塑密切相关，提示这些区域在再生过程基因表达调控中处于中心地位。课题组对染色质可及性数据进行深入挖掘，发现高生长素浓度的CIM（Computer Integrated Manufacturing）环境不仅能够诱导细胞多能性基因座位的染色质开放，而且还能促进芽命运决定基因座位的开放。通过比较细胞分裂素信号缺陷突变体arr与野生型的ATAC-seq数据，发现细胞分裂素信号不仅决定了SIM阶段芽祖细胞的形成，而且还在CIM阶段维持了芽属性基因处于一种染色质开放的准备状态。随后，综合顺式作用元件动态分析，转录因子活性预测以及时期特异开放区域的鉴定，研究人员挖掘到一系列可能在芽再生过程中发挥作用的转录因子。最后，通过突变体表型考察，发现BES1和JKD等参与调控芽再生的全新转录因子。综上，这些研究成果为理解植物细胞重编程以及细胞命运转变提供了全新的视角，还为提高植物芽再生效率提供了丰富的靶点。相关研究成果于2022年1月在线发表在《Developmental Cell》上。