ATAC-seq与RNA-seq分析的整合揭示了Prunus mume（梅属植物）中花青素合成的一个表观遗传调控因子

《BMC Plant Biology》：Integration of ATAC-seq and RNA-seq profiling reveals an epigenetic regulator of anthocyanin synthesis in Prunus mume

摘要

背景

花色是Prunus mume（梅）的主要观赏特征，该植物在东亚的栽培历史已超过3000年。尽管Prunus mume的色素生物合成遗传调控机制已部分阐明，但染色质可及性对花色形成的影响仍不清楚。

结果

为了探究花青素合成的表观遗传机制，我们使用了自然花色变异的Prunus mume品种‘Fuban Tiaozhi’作为实验材料，进行了转座酶可及性染色质测序、RNA测序以及候选基因的功能验证。转录组分析确定了17个参与花青素合成的结构基因，并构建了Prunus mume中的这一代谢途径图谱。ATAC-seq分析进一步显示，TZH（Fuban Tiaozhi）中的染色质可及性基因数量显著高于TZB（对照品种）。我们发现了TZB和TZH之间93个差异性可及性基序，包括bHLH、bZIP、C2H2、CDF和MYB家族成员。RNA-seq与ATAC-seq的联合分析发现了一个结构基因（PmLDOX1）和五个差异表达的转录因子（一个bHLH家族成员和四个MYB家族成员，其中包括PmMYB308.1）。值得注意的是，TZH中PmMYB308.1的染色质开放性增加，但其表达水平降低。在烟草中过表达PmMYB308.1显著抑制了花青素的积累。此外，基于上述分析，我们提出了PmMYB308.1与PmLDOX1启动子之间可能存在的相关性。

结论

根据ATAC-seq和基序分析，参与花青素合成调控的基因染色质可及性的增加可能促进TZH中的色素积累。此外，负调控基因PmMYB308.1的表达下调也可能是TZH花瓣中花青素积累的重要因素。这些结果为Prunus mume中花青素合成的表观遗传调控提供了新的见解，并为通过染色质可及性分析研究蔷薇科及其他木本观赏植物的花色特征奠定了理论基础和筛选目标。