近日，华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室油菜遗传改良创新团队赵伦课题组在国际学术期刊《自然—植物》（nature plants）发表了研究论文。该研究开发了一种新型染色质免疫共沉淀测序技术——achip技术，可普遍适用于植物经济器官。研究以油菜为例，首次解析了作物种子休眠和萌发过程中组蛋白修饰景观的动态变化及其潜在功能。
染色质免疫共沉淀测序技术（chip-seq）被认为是鉴定全基因组组蛋白修饰和染色质相关蛋白结合位点的金标准。由于作物经济器官通常具有坚硬的细胞壁和复杂的细胞代谢物（如淀粉、油脂、蛋白质、糖类等），使得现有chip-seq等技术难以应用于这些器官。
为突破这一技术瓶颈，该研究通过创新染色质分离策略，开发了achip技术。achip能够同时有效去除植物细胞壁和细胞内含物，显著提高染色质提取效率和免疫共沉淀效率。achip技术适用于所有测试的14种植物经济器官（包括油菜、大豆、玉米、水稻和拟南芥种子、番茄果实、土豆块茎、橙子果皮和果肉、康乃馨花瓣、甘蔗和杨树茎秆等），成功绘制了多种代表性组蛋白修饰图谱并鉴定了染色质蛋白是全基因组结合位点。这些结果证明了achip对不同作物经济器官的普适性和稳定性。
此外，作物干种子对chip-seq技术来说是极限挑战。干种子处于休眠状态，细胞活动极弱，但储存了丰富的代谢和营养物质。长期以来，干种子中是否存在组蛋白修饰，有哪些类型，其功能是什么，均不清楚。该研究利用achip技术，首次揭示了油菜等作物干种子中的组蛋白修饰景观，确定作物干种子中仍然存在多种不同类型的组蛋白修饰，为进一步研究其转录调控功能奠定了数据基础。
研究发现，油菜种子休眠和萌发过程中发生了剧烈的组蛋白修饰景观重塑。与幼叶等新鲜组织不同，种子脱水休眠过程组蛋白修饰与基因转录的相关性逐渐减弱，干种子中基本消失，但种子萌发时迅速恢复。这是首次解析油菜种子休眠和萌发过程的组蛋白修饰景观动态变化，揭示了干种子中特有的表观遗传修饰模式及其潜在功能。
《自然—植物》同期配发了该论文的研究简报。期刊编辑指出：“这项研究的亮点在于开发了一种创新的achip技术，绘制了多个物种和器官的组蛋白修饰和转录因子结合位点图谱，为植物重要经济器官（如油菜干种子）提供了高质量的chip-seq数据。”
研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金，中国博士后科学基金等资助。
相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-024-01743-7
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01744-6
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