ATAC-seq在植物研究領(lǐng)域的應(yīng)用我們已經(jīng)介紹2期了，本期我們聚焦ATAC-seq技術(shù)在果實(shí)發(fā)育方向的應(yīng)用案例。

·?植物ATAC-seq文獻(xiàn)集錦（一）——基因組篇

·?植物ATAC-seq文獻(xiàn)集錦（二）——生長(zhǎng)發(fā)育篇

文獻(xiàn)一：Identification and functional characterization of conserved cis-regulatory elements responsible for early fruit development in cucurbit crops

• 中文標(biāo)題：瓜類作物果實(shí)早期發(fā)育保守順式調(diào)控元件的鑒定與功能表征

• 發(fā)表時(shí)間：2024.02

• 發(fā)表期刊：plant cell（IF：11.6）

• 研究物種：6種葫蘆科作物（黃瓜、西瓜、甜瓜、南瓜、絲瓜和葫蘆）

• 研究技術(shù)：比較基因組學(xué)、ATAC-seq、RNA-seq、CRISPR/Cas9基因編輯

• 主要內(nèi)容：

本研究通過(guò)比較基因組學(xué)、ATAC-seq技術(shù)、RNA-seq分析和CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，深入探究了6種葫蘆科作物（黃瓜、西瓜、甜瓜、南瓜、絲瓜和葫蘆）早期果實(shí)發(fā)育中的保守順式調(diào)控元件（CREs）。研究團(tuán)隊(duì)鑒定了大量保守非編碼序列（CNSs），包括特定于葫蘆科的CNSs，并分析了這些序列與染色質(zhì)可及性的關(guān)系。通過(guò)整合CNSs和ACRs（可訪問(wèn)染色質(zhì)區(qū)域）的數(shù)據(jù)，研究人員揭示了一系列可能調(diào)控關(guān)鍵基因表達(dá)的CNSs，并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這些CNSs在調(diào)控果實(shí)發(fā)育中的作用。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解葫蘆科作物果實(shí)發(fā)育的分子機(jī)制提供了新的視角，而且為未來(lái)的作物改良提供了潛在的基因編輯靶點(diǎn)。

Fig1.?6種瓜類作物兩個(gè)關(guān)鍵時(shí)期兩個(gè)組織中ACRs的鑒定與特性分析

文獻(xiàn)二：Multiomics analyses of the effects of LED white light on the ripening of apricot fruits

• 中文標(biāo)題：LED白光對(duì)杏果實(shí)成熟影響的多組學(xué)分析

• 發(fā)表時(shí)間：2024.01

• 發(fā)表期刊：Journal of Advanced Research（IF：10.7）

• 研究物種：杏

• 研究技術(shù)：ATAC-seq、RNA-seq、代謝組

• 主要內(nèi)容：

本研究利用多組學(xué)分析方法，包括代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和ATAC-Seq，探究了LED白光處理對(duì)杏果實(shí)成熟過(guò)程中生理和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的影響，以及對(duì)果實(shí)轉(zhuǎn)錄調(diào)控和代謝物變化的作用。研究發(fā)現(xiàn)，LED白光處理能夠激活與抗壞血酸和糖醛酸代謝、黃酮類生物合成相關(guān)的代謝途徑，并影響與植物激素信號(hào)傳導(dǎo)、果實(shí)質(zhì)地和顏色轉(zhuǎn)變以及植物抗氧化活性相關(guān)的基因表達(dá)。通過(guò)綜合分析差異基因、代謝物和開(kāi)放染色質(zhì)區(qū)域，研究構(gòu)建了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)模型，闡釋了LED影響杏果實(shí)成熟后成熟和衰老的潛在調(diào)控機(jī)制。研究結(jié)果為理解LED光照對(duì)果實(shí)成熟過(guò)程中品質(zhì)變化的調(diào)控機(jī)制提供了新見(jiàn)解，并為延長(zhǎng)其他水果和蔬菜的貨架壽命提供了一種有前景的方法。

Fig2.杏果實(shí)成熟的ATAC-seq數(shù)據(jù)概述

文獻(xiàn)三：Transcriptional Landscape and Dynamics Involved in Sugar and Acid Accumulation during Apple Fruit Development

• 中文標(biāo)題：蘋(píng)果果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖和酸積累的轉(zhuǎn)錄景觀和動(dòng)態(tài)

• 發(fā)表時(shí)間：2024.05

• 發(fā)表期刊：Plant Physiology（IF：7.4）

• 研究物種：蘋(píng)果

• 研究技術(shù)：生理指標(biāo)檢測(cè)、ATAC-seq、RNA-seq

• 主要內(nèi)容：

本文通過(guò)結(jié)合ATAC-seq和RNA-seq技術(shù)，深入研究了蘋(píng)果果實(shí)發(fā)育過(guò)程中糖分和酸度積累的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。研究團(tuán)隊(duì)對(duì)蘋(píng)果“Changfu 2”品種的8個(gè)發(fā)育階段進(jìn)行了生理指標(biāo)測(cè)量，并通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析了與糖分和有機(jī)酸代謝相關(guān)的基因表達(dá)。利用 WGCNA分析揭示了與糖分積累相關(guān)的基因模塊，并通過(guò)ATAC-seq技術(shù)探究了染色質(zhì)可及性的動(dòng)態(tài)變化。此外，研究還預(yù)測(cè)并驗(yàn)證了多個(gè)可能調(diào)控糖分和酸度積累的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，構(gòu)建了一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為識(shí)別控制這些品質(zhì)特性的候選基因提供了平臺(tái)。這些發(fā)現(xiàn)不僅增進(jìn)了我們對(duì)蘋(píng)果果實(shí)發(fā)育過(guò)程中調(diào)控機(jī)制的理解，而且為蘋(píng)果品質(zhì)改良提供了科學(xué)依據(jù)。

Fig3.蘋(píng)果葉片和果實(shí)發(fā)育3個(gè)階段的12個(gè)文庫(kù)的ATAC-seq分析

文獻(xiàn)四：The regulatory mechanisms of delayed senescence of nitric oxide treatment of hyacinth beans

• 中文標(biāo)題：一氧化氮處理延緩扁豆衰老的轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)和染色質(zhì)可及性研究

• 發(fā)表時(shí)間：2023.01

• 發(fā)表期刊：Postharvest Biology and Technology（IF：7.0）

• 研究物種：扁豆

• 研究技術(shù)：ATAC-seq、RNA-seq、代謝組

• 主要內(nèi)容：

本研究通過(guò)外源一氧化氮（NO）處理扁豆，利用代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和ATAC-seq分析技術(shù)，探究了NO對(duì)扁豆衰老的影響。研究發(fā)現(xiàn)，NO處理能夠顯著影響扁豆中的代謝物積累，特別是黃酮類化合物和酚酸類化合物，同時(shí)抑制了與細(xì)胞壁降解、木質(zhì)素合成、植物-病原體互作以及乙烯信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因表達(dá)。ATAC-seq分析揭示了14個(gè)富集的轉(zhuǎn)錄因子，這些轉(zhuǎn)錄因子可能在調(diào)控豆類衰老中發(fā)揮作用。綜合來(lái)看，NO通過(guò)調(diào)節(jié)黃酮類代謝、細(xì)胞壁降解、木質(zhì)素合成、植物激素、黃酮類生物合成、植物-病原體互作基因以及ERF/DREB轉(zhuǎn)錄因子家族，從而延緩了扁豆的衰老過(guò)程。研究結(jié)果為理解NO在調(diào)控豆類衰老過(guò)程中的作用機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，并為延長(zhǎng)豆類的采后保鮮期提供了理論基礎(chǔ)。

Fig4.ATAC-seq分析

文獻(xiàn)五：ATAC-seq and RNA-seq reveal the role of AGL18 in regulating fruit ripeningvia ethylene-auxin crosstalk in papaya

• 中文標(biāo)題：ATAC-seq和RNA-seq聯(lián)合揭示了AGL18在乙烯-生長(zhǎng)素調(diào)節(jié)果實(shí)成熟中的作用

• 發(fā)表時(shí)間：2022.05

• 發(fā)表期刊：Postharvest Biology and Technology（IF：6.751）

• 研究物種：番木瓜

• 研究技術(shù)：ATAC-seq、RNA-seq、亞細(xì)胞定位、Y1H、雙熒光素酶報(bào)告基因?qū)嶒?yàn)、ChIP-qPCR、EMSA

• 主要內(nèi)容：

本文通過(guò)ATAC-seq和RNA-seq技術(shù)手段，研究了木瓜成熟過(guò)程中染色質(zhì)可及性和基因表達(dá)的變化，特別關(guān)注了乙烯和生長(zhǎng)素信號(hào)途徑之間的相互作用。研究揭示了轉(zhuǎn)錄因子CpAGL18在木瓜成熟過(guò)程中的關(guān)鍵作用，該因子通過(guò)整合乙烯和生長(zhǎng)素信號(hào)來(lái)調(diào)控果實(shí)軟化和成熟。通過(guò)1-MCP處理，研究者觀察到CpAGL18的表達(dá)在自然成熟條件下顯著增加，但在長(zhǎng)期1-MCP處理下受到強(qiáng)烈抑制。此外，通過(guò)EMSA、Y1H和ChIP-qPCR等實(shí)驗(yàn)技術(shù)，驗(yàn)證了CpAGL18在體內(nèi)外與CpACS1和CpSAUR32啟動(dòng)子的結(jié)合，并激活了這些啟動(dòng)子。這些發(fā)現(xiàn)為理解木瓜成熟調(diào)控機(jī)制提供了新的見(jiàn)解，并為改善果實(shí)品質(zhì)和延長(zhǎng)采后貨架壽命提供了潛在的分子靶點(diǎn)。

Fig5.1-MCP誘導(dǎo)的染色質(zhì)可及性改變

文獻(xiàn)六：Integrated metabolic, transcriptomic and chromatin accessibility analyses provide novel insights into the competition for anthocyanins and flavonols biosynthesis during fruit ripening in red apple.

• 中文標(biāo)題：綜合代謝、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和染色質(zhì)可及性分析為紅蘋(píng)果果實(shí)成熟過(guò)程中花青素和黃酮醇生物合成的競(jìng)爭(zhēng)提供了新的見(jiàn)解

• 發(fā)表時(shí)間：2022.09

• 發(fā)表期刊：Front Plant Science（IF：5.6）

• 研究物種：蘋(píng)果

• 研究技術(shù)：代謝組、RNA-Seq、ATAC-Seq、qRT-PCR

• 主要內(nèi)容：

本研究通過(guò)綜合分析紅蘋(píng)果‘Hongmantang’品種在三個(gè)成熟階段（PS1、PS5和PS9）的代謝組、轉(zhuǎn)錄組和染色質(zhì)可及性，探究了蘋(píng)果果實(shí)成熟過(guò)程中花青素和黃酮醇生物合成的競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，在成熟過(guò)程中，某些代謝物如氨基酸衍生物、有機(jī)酸、核苷酸及其衍生物和單寧主要在PS1階段積累并在隨后的成熟階段減少，而糖類和醇類、維生素和二苯乙烯類代謝物則隨成熟過(guò)程增加。特別地，花青素和黃酮醇的生物合成顯示出動(dòng)態(tài)競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。結(jié)構(gòu)基因如FLSs和DFRs的差異表達(dá)在兩種黃酮類化合物的積累中起了主要作用。MYB和bZIP基因的染色質(zhì)可及性和表達(dá)變化預(yù)測(cè)了它們?cè)谡{(diào)節(jié)花青素和黃酮醇生物合成中發(fā)揮主導(dǎo)作用。研究結(jié)果為理解紅蘋(píng)果果實(shí)成熟過(guò)程中代謝物變化的分子機(jī)制提供了新的見(jiàn)解。

Fig6.紅蘋(píng)果果實(shí)成熟過(guò)程中染色質(zhì)可及性特征

文獻(xiàn)七：Increasing Fruit Weight by Editing a Cis-Regulatory Element in Tomato KLUH Promoter Using CRISPR/Cas9.

• 中文標(biāo)題：利用CRISPR/Cas9編輯番茄KLUH啟動(dòng)子順式調(diào)控元件增加果實(shí)重量

• 發(fā)表時(shí)間：2022.04

• 發(fā)表期刊：Front Plant Science（IF：5.6）

• 研究物種：番茄

• 研究技術(shù)：CRISPR/Cas9基因編輯、表型分析、qRT-PCR、ATAC-seq

• 主要內(nèi)容：

本研究通過(guò)CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，針對(duì)番茄KLUH基因啟動(dòng)子中的一個(gè)單核苷酸多態(tài)性（SNP）位點(diǎn)進(jìn)行編輯，該位點(diǎn)與果實(shí)重量高度相關(guān)。研究人員利用同源性預(yù)測(cè)和ATAC-seq分析，確定了一個(gè)保守的順式調(diào)控元件（CRE），并使用CRISPR/Cas9系統(tǒng)在番茄中產(chǎn)生了21個(gè)不同的突變等位基因。其中五個(gè)突變等位基因（m2+4bp、m3+1bp、m5?1bp、m13?8bp和m14?9bp）在所有實(shí)驗(yàn)評(píng)估中均顯示出果實(shí)重量的一致性增加，以及小果比例的顯著減少。特別是m2+4bp和m3+1bp純合子顯著增加了果實(shí)重量，分別為10.7–15.7%和8.7–16.3%。此外，研究還發(fā)現(xiàn)這些有益等位基因增加了所有果實(shí)位置的重量。研究表明，通過(guò)CRISPR/Cas9介導(dǎo)的順式工程可以有效地改善番茄等作物的產(chǎn)量，為作物改良提供了新的策略。

Fig7.利用同源性預(yù)測(cè)和ATAC-seq鑒定SlKLUH啟動(dòng)子中假定的順式調(diào)控元件

?總? ?結(jié)?

隨著生物技術(shù)的發(fā)展，尤其是ATAC-seq技術(shù)的應(yīng)用，我們對(duì)植物果實(shí)發(fā)育的分子機(jī)制有了更深入的理解。本文獻(xiàn)集錦通過(guò)展示一系列創(chuàng)新性研究，揭示了ATAC-seq技術(shù)在解析果實(shí)發(fā)育過(guò)程中染色質(zhì)可及性變化、基因表達(dá)調(diào)控以及代謝途徑調(diào)控等方面的重要價(jià)值。這些研究成果不僅豐富了我們對(duì)植物果實(shí)發(fā)育生物學(xué)的知識(shí)體系，而且為作物品質(zhì)改良和采后保鮮提供了新的策略和分子靶點(diǎn)。

?愛(ài)基自薦?

愛(ài)基百客擁有豐富的ATAC-seq項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，致力于為您提供最專業(yè)、最可靠的ATAC-seq技術(shù)服務(wù)。無(wú)論動(dòng)物，還是植物和真菌的研究，我們都能為您量身定制最優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方案，解決您在樣品處理、數(shù)據(jù)分析和結(jié)果展示等方面的技術(shù)難題。選擇愛(ài)基百客，選擇專業(yè)、選擇信賴！讓我們攜手合作，共同探索基因調(diào)控的奧秘，開(kāi)啟科研之旅的新篇章！趕快聯(lián)系我們，了解更多關(guān)于ATAC技術(shù)的信息吧！

·??ATAC-seq產(chǎn)品介紹? ·

ATAC-seq廣泛用于染色質(zhì)開(kāi)放性研究，該技術(shù)利用Tn5轉(zhuǎn)座酶可以接近核小體疏松區(qū)域切割暴露的DNA，獲得開(kāi)放染色質(zhì)區(qū)段（open chromatin），然后結(jié)合高通量測(cè)序和生物信息學(xué)分析來(lái)挖掘潛在的活躍轉(zhuǎn)錄因子及其靶基因，以此探究生物學(xué)相關(guān)問(wèn)題。

·? 技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

1. 新鮮組織/細(xì)胞文庫(kù)極速交付，最快可當(dāng)天交付待測(cè)序文庫(kù)；

2. 針對(duì)于新鮮樣本，提供針對(duì)性運(yùn)輸方案，以滿足細(xì)胞活性；

3. 項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富，除了常規(guī)模式動(dòng)植物，擁有豐富的疑難樣本實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，滿足客戶的不同需求。

4. 擁有完善的ATAC-seq配套分析流程（標(biāo)準(zhǔn)分析+關(guān)聯(lián)分析），豐富的個(gè)性化分析。

5.?已協(xié)助客戶在Nature Commun、Plant Commun和Physiol Plant等國(guó)際知名刊物發(fā)表多篇高水平文章。

6. 提供從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，建庫(kù)測(cè)序，到數(shù)據(jù)分析和驗(yàn)證（酵母單雜、EMSA、ChIP等）一站式服務(wù)。

·? 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)：

Reads密度分布圖

真菌菌絲Reads密度分布圖

植物組織Reads密度分布圖

Peak可視化

疫霉菌樣本

水稻樣本