一種新型染色質免疫共沉淀測序技術研發成功

近日，華中農業大學作物遺傳改良全國重點實驗室油菜遺傳改良創新團隊趙倫課題組在國際學術期刊《自然—植物》（Nature Plants）發表了研究論文。該研究開發了一種新型染色質免疫共沉淀測序技術——aChIP技術，可普遍適用于植物經濟器官。研究以油菜為例，首次解析了作物種子休眠和萌發過程中組蛋白修飾景觀的動態變化及其潛在功能。

染色質免疫共沉淀測序技術（ChIP-seq）被認為是鑒定全基因組組蛋白修飾和染色質相關蛋白結合位點的金標準。由于作物經濟器官通常具有堅硬的細胞壁和復雜的細胞代謝物（如淀粉、油脂、蛋白質、糖類等），使得現有ChIP-seq等技術難以應用于這些器官。

為突破這一技術瓶頸，該研究通過創新染色質分離策略，開發了aChIP技術。aChIP能夠同時有效去除植物細胞壁和細胞內含物，顯著提高染色質提取效率和免疫共沉淀效率。aChIP技術適用于所有測試的14種植物經濟器官（包括油菜、大豆、玉米、水稻和擬南芥種子、番茄果實、土豆塊莖、橙子果皮和果肉、康乃馨花瓣、甘蔗和楊樹莖稈等），成功繪制了多種代表性組蛋白修飾圖譜并鑒定了染色質蛋白是全基因組結合位點。這些結果證明了aChIP對不同作物經濟器官的普適性和穩定性。

此外，作物干種子對ChIP-seq技術來說是極限挑戰。干種子處于休眠狀態，細胞活動極弱，但儲存了豐富的代謝和營養物質。長期以來，干種子中是否存在組蛋白修飾，有哪些類型，其功能是什么，均不清楚。該研究利用aChIP技術，首次揭示了油菜等作物干種子中的組蛋白修飾景觀，確定作物干種子中仍然存在多種不同類型的組蛋白修飾，為進一步研究其轉錄調控功能奠定了數據基礎。

研究發現，油菜種子休眠和萌發過程中發生了劇烈的組蛋白修飾景觀重塑。與幼葉等新鮮組織不同，種子脫水休眠過程組蛋白修飾與基因轉錄的相關性逐漸減弱，干種子中基本消失，但種子萌發時迅速恢復。這是首次解析油菜種子休眠和萌發過程的組蛋白修飾景觀動態變化，揭示了干種子中特有的表觀遺傳修飾模式及其潛在功能。

《自然—植物》同期配發了該論文的研究簡報。期刊編輯指出：“這項研究的亮點在于開發了一種創新的aChIP技術，繪制了多個物種和器官的組蛋白修飾和轉錄因子結合位點圖譜，為植物重要經濟器官（如油菜干種子）提供了高質量的ChIP-seq數據。”

研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金，中國博士后科學基金等資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-024-01743-7

https://www.nature.com/articles/s41477-024-01744-6