BMC Biology | 中国农科院生物所研究团队揭示高温胁迫下水稻根单细胞染色质可及性动态

责编 | 王一

近日，来自中国农业科学院生物技术研究所和德国海德堡大学的研究团队合作在BMC Biology发表了题为Chromatin accessibility illuminates single-cell regulatory dynamics of rice root tips的研究论文。该研究绘制了水稻首个单细胞染色质可及性图谱，阐述了高温胁迫下的特异细胞类群的染色质可及性动态变化，为研究作物发育和环境适应性的精准调控提供了新途径。

根系对植物的生长发育、营养吸收具有重要作用并影响作物的产量等重要性状。近年来，植物单细胞转录组已有一些进展，但单细胞水平的细胞类型特异且和基因表达相关的染色质可及性在作物中仍是不清楚的，尤其在不同胁迫条件下。研究人员在开发的快速分离高质量水稻细胞核方法基础上，以水稻栽培亚种粳稻日本晴 （Nipponbare, geng） 根尖为材料，利用scATAC-seq对正常和热激条件下的46758个根尖细胞核进行了单细胞染色质可及性测序和系统分析。

结合团队前期报道的水稻根单细胞转录组以及原位杂交实验，对水稻根尖的scATAC-seq分析获得的细胞簇 （cluster） 进行了高质量细胞类型注释。在此基础上，进一步揭示了不同细胞类型的特异性染色质可及性差异 （ACR） ，并描绘了ACR和组蛋白修饰、转录因子以及基因表达的相关性。通过拟时分析，描绘了根毛细胞类型分化过程中的染色质和基因表达动态变化。除了根系发育过程中的染色质动态，研究人员重点阐述了单细胞水平染色质开放区对环境信号热胁迫下的变化，发现了热胁迫下细胞类型特异性的染色质可及性及相关基因的表达变化。

高温胁迫下特异细胞类群的染色质可及性动态变化

综上，该研究绘制的正常条件和热激条件下的水稻单细胞染色质可及性图谱，对挖掘新的基因及调控网络，以及智能设计育种具有重要意义。

生物所谷晓峰研究员和梁哲研究员、德国海德堡大学Jan U. Lohmann为论文通讯作者，生物所冯丹博士和梁哲研究员为论文第一作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央级公益性科研院所基本科研业务费、中国农科院科技创新工程项目、欧盟 ERC Synergy Grant（Jan U. Lohmann）资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1186/s12915-022-01473-2