體細胞胚發(fā)生是指植物體細胞在特定誘導條件下，再生為胚胎并進而發(fā)育成為獨立個體的過程。它是現(xiàn)今創(chuàng)制轉基因作物的主要方式。體細胞胚發(fā)生的分子機理是《科學》評選的*前沿125個科學問題之一，對于理解植物細胞的性具有重要理論意義。先前研究表明，高濃度生長素、非生物脅迫或過表達細胞性轉錄因子（如LEC1、LEC2和BBM等）均可促使植物體細胞發(fā)生命運轉變形成體細胞胚，在此過程中伴隨著體細胞表觀組和轉錄組的改變。

此項研究中，研究人員首先利用ATAC-seq技術發(fā)現(xiàn)外植體的發(fā)育年齡階段位于體細胞胚發(fā)育轉錄調控等級網(wǎng)絡的上層。外植體的胚性本質是體細胞命運重編程的前提條件；當種子萌發(fā)后，細胞性基因座位的染色質狀態(tài)迅速由開放轉變?yōu)殛P閉，導致體細胞胚發(fā)生能力的喪失。這一發(fā)現(xiàn)回答了為什么植物體細胞胚的發(fā)生必須以幼嫩胚胎作為外植體這一科學問題。進一步研究發(fā)現(xiàn)，生長素位于調控等級網(wǎng)絡的第二層，它可以快速誘導體細胞染色質開放狀態(tài)的重編程，并同時激活細胞性因子的表達。通過對染色質差異開放區(qū)域進行聚類和轉錄因子結合位點富集分析，發(fā)現(xiàn)WRKY、CAMTA和TCP等轉錄調控因子家族成員可能參與了這一階段染色質開放狀態(tài)的重塑。LEC1、LEC2和BBM等細胞性因子位于調控等級網(wǎng)絡的第三層。結合轉錄組測序（RNA-seq）與染色質免疫共沉淀測序（ChIP-seq）技術，發(fā)現(xiàn)LEC2是細胞性因子的一個功能輸出口，它通過直接激活早期胚胎發(fā)育關鍵基因WOX2和WOX3的表達誘發(fā)體細胞胚的發(fā)生。上述這些研究成果描繪了植物體細胞胚發(fā)生的轉錄調控等級網(wǎng)絡，建立了細胞性轉錄因子與早期胚胎發(fā)育的直接連接。相關的ATAC-seq數(shù)據(jù)庫也為進一步挖掘參與體細胞胚發(fā)生的新調控因子奠定了基礎

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研究揭示植物體細胞胚發(fā)生的轉錄調控等級網(wǎng)絡

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