2022年9月2日，南京农业大学张文利教授课题组与中国科学院遗传与发育生物学研究所和扬州大学程祝宽教授课题组，在“Plant Biotechnology Journal”杂志联合发表题为“Low cell number ChIP-seq reveals chromatin state-based regulation of gene transcription in the rice male meiocytes”的研究文章。报道了一种微量样品（万个细胞级）的ChIP-seq方法，首次绘制了水稻花粉母细胞减数分裂前期I 组蛋白H3K4me3和H3K27me3的全基因组修饰图谱。

减数分裂是雌雄配子形成过程中的一种特殊细胞分裂方式。相对于有丝分裂，减数分裂需要在多个层面进行精确的时空调控。其中，基因表达的重编程和染色质的动态变化，对减数分裂进程起着重要的调节作用。由于常规ChIP-seq实验需要的样品量较多，很难在减数分裂研究中加以应用。迄今为止，减数分裂特异染色质修饰图谱的相关研究还很少见诸报道。

该研究建立了一种低样品量的ChIP-seq技术（LCNChIP-seq），利用大约一万个减数分裂前期I的水稻花粉母细胞，构建了全基因组H3K4me3和H3K27me3修饰图谱（图1）。分别鉴定出25,715 个H3K4me3和16,414个H3K27me3位点，其中3,596个位点可能存在两种修饰共分布的现象，说明该时期的基因表达受到两种修饰方式的共同调控。利用水稻花粉母细胞与其他多组织的RNA-seq数据进行共表达分析，鉴定出花粉母细胞中高表达的模块，构建了转录因子协同表达的子网络，发现其中一个网络与花发育和生殖功能显著相关。并鉴定出4个MADS类的转录因子，它们受到H3K4me3和H3K27me3的共同调控。全基因组H3K4me3相关基因的聚类结果显示，有一类具有较宽H3K4me3修饰的基因，它们的功能可能与糖代谢、蛋白激酶活性、DNA结合活性等减数分裂过程相关。另外，还发现两种修饰在phastRNA产生位点存在不同的富集现象。相关研究为解析减数分裂前期I或其他关键发育阶段的染色质修饰特征提供了一个参考方法。

本项研究由南京农业大学、中科院遗传发育所和扬州大学共同完成。南京农大博士研究生张艾岑和硕士生史伊宁，中科院遗传发育所博士生游韩莉和曹磊为本文共同第一作者，张文利教授和程祝宽研究员为共同通讯作者。陶申童、陈佳伟和沈懿等也参与了本研究。本研究得到了国家自然科学基金(32070561 和 U20A2030)和中央高校基本科研业务费专项资金（KYZZ2022003）的资助。

文章来源：植物生物技术Pbj

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