The Plant Cell | 首都師範大學劉良玉/作科所路則府合作揭示光周期介導的染色質開放程度變化具有組織細胞特異性

近日，首都師範大學劉良玉課題組和中國農科院作科所路則府研究員合作在The Plant Cell在線發表了題為Photoperiod-responsive changes in chromatin accessibility in phloem companion and epidermis cells of Arabidopsis leaves的研究論文，揭示了光周期誘導成花轉化過程中，染色質開放程度（chromatin accessibility）在葉片維管和表皮細胞中的特異性變化。首都師範大學為該論文第一完成單位，首都師大研究生田昊、李昱儒、王策、徐興文為共同第一作者，劉良玉和路則府為共同通訊作者。該工作還得到了首都師大李樂攻教授、中國農科院作科所傅永福研究員和德國馬普植物育種所Franziska Turck研究員的大力支持和幫助。

開花時間是植物從營養生長向生殖生長的重要轉變，它與植物的環境適應性和農作物產量密切相關。長期以來，科學家以擬南芥為模式植物，持續關注光周期（指一天中白晝和黑夜的相對長度）、赤黴素、春化、年齡等多條開花時間途徑並開展相應的研究。在光周期開花途徑研究方面，植物葉片被認為是感知日照長度信號的主要器官，基因的轉錄水平調控對於葉片維管組織中開花刺激信號的產生至關重要，而染色質的結構和修飾是決定基因轉錄的關鍵因素。因此，在植物葉片感知光周期信號過程中，染色質的開放程度變化是否具有組織細胞特異性，是一個值得研究的科學問題。

光周期誘導過程中維管和表皮細胞核的INTACT分選及染色質開放程度和基因表達分析

研究團隊首先構建了擬南芥維管和表皮細胞特異表達分選標記的遺傳材料，利用INTACT（Isolation of nuclei tagged in specific cell types）細胞核分選技術分選富集了高純度的維管和表皮細胞核，並結合ATAC-seq技術檢測不同光周期條件下染色質開放程度變化。在長日照誘導條件下，細胞染色質開放性顯著增強，而維管的染色質鬆散程度變化比表皮中更為顯著，關聯基因在聚類上也體現了細胞功能的特異性。隨後，研究人員結合染色質開放程度和基因表達特徵篩選出功能未知的候選基因，應用遺傳學手段從中鑑定了一個新的開花調控基因TPS9，藉助amiRNA技術發現TPS9在葉片維管組織中具有調控成花轉化的功能。該研究揭示了光周期介導的染色質開放程度變化具有顯著的組織細胞特異性及維管組織在植物營養-生殖轉化過程中的重要作用。該項研究得到國家自然科學基金及北京市高層次人才項目等資助。

原文連結 ：

https://doi.org/10.1093/plcell/koaa043

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