植物轉(zhuǎn)錄因子研究的利器—DAP-seq技術(shù)

轉(zhuǎn)錄因子(Transcription Factor，TF)是能夠與基因5'端上游特定序列專一性結(jié)合，從而保證目的基因以特定的強(qiáng)度在特定的時(shí)間與空間表達(dá)的一類蛋白質(zhì)分子。轉(zhuǎn)錄因子在植物的生長發(fā)育及其對(duì)外界環(huán)境的反應(yīng)中起著重要的調(diào)控作用，同時(shí)也是當(dāng)前生物學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。

傳統(tǒng)的染色質(zhì)免疫共沉淀測序（ChIP-seq）方法，在抗體質(zhì)量很好的情況下能夠有效檢測到轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)（TFBS）。然而，目前很多植物物種的轉(zhuǎn)錄因子都缺乏現(xiàn)成可用的特異性抗體，這限制了ChIP-seq在植物科學(xué)研究領(lǐng)域更廣泛的應(yīng)用。

2016年，O'Malley RC等人在Cell上發(fā)表了使用DNA親和純化測序（DNA Affinity Purification sequencing, DAP-seq）技術(shù)，快速繪制轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控靶向DNA區(qū)域的順反組和表觀組圖譜的文章，在該文中鑒定了擬南芥中529種轉(zhuǎn)錄因子在基因組水平的結(jié)合位點(diǎn)，并揭示了甲基化狀態(tài)影響轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合模式。2017年，Bartlett A等人在Nature Protocols上發(fā)表了詳細(xì)的DAP-seq實(shí)驗(yàn)方法。

參考文獻(xiàn)：
O'Malley RC, et al. Cistrome and Epicistrome Features Shape the Regulatory DNA Landscape. Cell. 2016. 165(5):1280-1292.

Bartlett A, et al. Mapping genome-wide transcription-factor binding sites using DAP-seq. Nat Protoc. 2017. (8):1659-1672.

DAP-seq技術(shù)的出現(xiàn)，使TFBS的研究不再局限于任何生物，不再受抗體質(zhì)量的限制，為植物科學(xué)領(lǐng)域轉(zhuǎn)錄調(diào)控研究提供了新的有效工具。

DAP-seq和ChIP-seq的區(qū)別：

DAP-seq實(shí)驗(yàn)流程：

DAP-seq技術(shù)流程圖

【動(dòng)畫視頻】DNA親和純化測序（DAP-seq）技術(shù)流程https://www.bilibili.com/video/BV1FV4y1S77f/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

已做DAP-seq的植物物種：擬南芥、莖瘤芥、甘藍(lán)型油菜、白菜型油菜、不結(jié)球白菜、菜心、小麥、大麥、花生、辣椒、番茄、草莓、黃花棘豆、苦蕎、紅薯、木薯、馬鈴薯、普通煙草、人參、鴨茅、甘蔗、短芒大麥草、二色補(bǔ)血草、百脈根、芍藥、丹參、狗尾草、菠菜、玉米、大豆、高粱、藜麥、陸地棉、甜瓜、黃瓜、葡萄、灰氈毛忍冬、粉葛、三葉青、獼猴桃、香蕉、蒺藜苜蓿、紫花苜蓿、伴礦景天、苔蘚、地錢、毛果楊、717楊、84K楊、小黑楊、胡楊、山新楊、小葉楊、歐美楊、大青楊、毛白楊、剛毛檉柳、白樺、光皮樺、油松、毛竹、麻竹、銀杏、油桐、荔枝、柑橘、甜橙、歐洲云杉、核桃、柿子、閩楠、木荷、臍橙、板栗、棗、枳、杜梨、蘋果、桃、櫻桃、麻瘋樹、茶樹、梅、月季、海島棉、白木香、橡膠樹、三角褐指藻、芥藍(lán)、藍(lán)花耬斗菜、鹽芥、無花果、菠蘿、西瓜、甘薯、竹葉花椒、玫瑰。

已做DAP-seq的其他物種：動(dòng)物類（驢、飛蝗、新孢子蟲、煙粉虱、草地貪夜蛾），真菌類（擬輪枝鐮孢菌、豬苓真菌、意大利青霉、草酸青霉、腐霉、金黃殼囊孢、靈芝、糙皮側(cè)耳、草菇、灰蓋鬼傘、蟲草、亞洲鐮刀菌、蝗綠僵菌），細(xì)菌類（路德維希腸桿菌、嗜熱厭氧桿菌、生氮假單胞菌、伯克赫爾德氏菌、布魯氏菌、肺炎克雷伯菌）

DAP-seq技術(shù)能夠高通量檢測轉(zhuǎn)錄因子或DNA結(jié)合蛋白在基因組上的結(jié)合位點(diǎn)，鑒定下游靶基因。藍(lán)景科信可為您提供DAP-seq全流程技術(shù)服務(wù)和個(gè)性化數(shù)據(jù)分析，具有100多個(gè)物種，1000多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)。我們的DAP-seq技術(shù)服務(wù)，已助力許多科研院所及高校的客戶成功發(fā)表文章，例如：Molecular Plant，The Plant Cell，Plant Physiology，Plant Biotechnology Journal，Journal of Integrative Plant Biology，New Phytologist等。

植物DAP-seq的部分文章：

2023年6月16日，濟(jì)南大學(xué)生物科技與技術(shù)學(xué)院李慧教授團(tuán)隊(duì)的研究成果，發(fā)表在植物學(xué)領(lǐng)域的TOP期刊Plant, Cell & Environment（IF=7.947），文章題目為“ZmEREB57 regulates OPDA synthesis and enhances salt stress tolerance through two distinct signalling pathways in Zea mays"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了玉米中一個(gè)AP2/ERF轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合基序以及靶基因。揭示了ZmEREB57通過兩個(gè)不同的信號(hào)途徑調(diào)控玉米OPDA合成增強(qiáng)耐鹽性的分子機(jī)制，為耐鹽性植物新品種的培育提供了重要的遺傳資源。

2023年5月29日，北京林業(yè)大學(xué)生物學(xué)院林木分子育種團(tuán)隊(duì)的研究成果，發(fā)表在期刊Plant Physiology（IF=8.005），文章題目為“Allelic variation in transcription factor PtoWRKY68 contributes to drought tolerance in Populus"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了毛白楊轉(zhuǎn)錄因子PtoWRKY68的結(jié)合基序以及靶基因。揭示了PtoWRKY68基因等位變異通過調(diào)控ABA信號(hào)通路響應(yīng)干旱脅迫的分子機(jī)制，為利用分子育種策略開發(fā)耐旱樹木新品種奠定了遺傳基礎(chǔ)。

2023年4月13日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院王西平教授課題組在Horticulture Research期刊(IF=7.291)在線發(fā)表了題為“Control of ovule development in  Vitis vinifera by  VvMADS28 and interacting genes" 的研究論文。DAP-seq助力該研究揭示了葡萄MADS-box基因?qū)ε咧榘l(fā)育的調(diào)控機(jī)制。

2023年3月，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)端木德強(qiáng)團(tuán)隊(duì)在New Phytologist期刊（IF=10.323）在線發(fā)表了題為“A transcription factor of the NAC family regulates nitrate-induced legume nodule senescence"的研究論文。該研究揭示了豆科植物百脈根中一個(gè)NAC轉(zhuǎn)錄因子在硝酸鹽誘導(dǎo)的根瘤衰老過程中發(fā)揮了關(guān)鍵的調(diào)控作用。

2023年2月9日，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院的研究成果，發(fā)表在Molecular Plant期刊上(IF=21.949)，文章題目為“Single-cell transcriptomic analysis reveals the developmental trajectory and transcriptional regulatory networks of pigment glands in Gossypium bickii"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了比克氏棉子葉GoPGF的結(jié)合基序和下游靶基因。并進(jìn)一步揭示了比克氏棉色素腺形態(tài)建成的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，為培育具有特定性狀的栽培棉花新品種提供了寶貴的基因資源。

2023年1月31日，西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院蘋果重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究成果，發(fā)表在Plant Physiology期刊上(IF=8.005)，文章題目為“MdERF114 enhances the resistance of apple roots to Fusarium solani by regulating the transcription of MdPRX63"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了蘋果MdERF114的結(jié)合基序和靶基因。進(jìn)一步研究揭示了MdERF114正向調(diào)控蘋果根系抵御腐皮鐮刀菌侵染的分子機(jī)制，為培育抗ADR的砧木提供了寶貴的基因資源。

2022年12月21日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所的研究成果發(fā)表在Plant Physiology期刊上(IF=8.005)，文章題目為“A brassinosteroid transcriptional regulatory network participates in regulating fiber elongation in cotton"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq)技術(shù)鑒定了陸地棉中BR信號(hào)通路核心轉(zhuǎn)錄因子GhBES1.4的結(jié)合基序和靶基因。揭示了GhBES1.4介導(dǎo)的BR調(diào)控棉纖維伸長的網(wǎng)絡(luò)，為培育陸地棉優(yōu)質(zhì)纖維新品種提供了寶貴的基因資源。

2022年10月，浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院宋鳳鳴課題組的研究成果，發(fā)表在期刊Journal of Integrative Plant Biology（IF=9.106）上，文章題目為“The NAC transcription factor ONAC083 negatively regulates rice immunity against Magnaporthe oryzae by directly activating transcription of the RING-H2 gene OsRFPH2-6"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了水稻中轉(zhuǎn)錄因子ONAC083的結(jié)合基序和靶基因。進(jìn)一步研究揭示了OsNAC083通過結(jié)合ACGCAA元件影響OsRFPH2-6轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而負(fù)調(diào)控水稻對(duì)稻瘟病的抗性。

2022年9月，中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院熱帶生物技術(shù)研究所功能基因研究組在雜志Plant Biotechnology Journal（IF=13.263）在線發(fā)表了題為 “A CC-type glutaredoxin, MeGRXC3, associates with catalases and negatively regulates drought tolerance in cassava (Manihot esculenta Crantz)" 的研究論文，證實(shí)了CC類谷氧還蛋白MeGRXC3可以在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控過氧化氫酶的活性、影響過氧化氫在葉片表皮不同類型細(xì)胞中的分布，從而調(diào)控木薯對(duì)干旱脅迫的響應(yīng)。

2022年8月，廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院甘蔗生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/亞熱帶農(nóng)業(yè)生物資源保護(hù)與利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室張木清/姚偉研究團(tuán)隊(duì)在Journal of Experimental Botany（IF=7.298）在線發(fā)表了題為“ScAIL1 modulates plant defense responses by targeting DELLA and regulating GA and JA signaling"的研究論文，該研究發(fā)現(xiàn)了一個(gè)甘蔗新的AP2家族轉(zhuǎn)錄因子ScAIL1，通過靶向DELLA調(diào)節(jié)JA與GA合成，平衡植物生長與防御。

2022年8月，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國水稻研究所和上海市農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物育種栽培研究所在The Plant Journal（IF=5.726）期刊聯(lián)合發(fā)表了題為“OsSGT1 promotes melatonin-ameliorated seed tolerance to chromium stress by affecting the OsABI5-OsAPX1 transcriptional module in rice"的文章，揭示了水稻OsSGT1和ABI5相互作用，調(diào)控OsAPX1的表達(dá)，促進(jìn)褪黑素改善種子在鉻污染條件下萌發(fā)的分子機(jī)制。

2022年8月，揚(yáng)州大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、植物功能基因組學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室高勇課題組在The Plant Cell（IF=12.085）上在線發(fā)表了題為“Phytochrome Interacting Factor Regulates Stomatal Aperture by Coordinating Red Light and Abscisic Acid"的研究論文，該研究使用DAP-seq技術(shù)發(fā)現(xiàn)水稻OsPIL15轉(zhuǎn)錄因子靶向OsABI5，進(jìn)一步研究表明，OsPIL15與OsHHO3相互作用促進(jìn)OsABI5的轉(zhuǎn)錄，揭示了PIFs在紅光介導(dǎo)的氣孔開放中發(fā)揮作用的分子機(jī)制，證明了PIFs通過協(xié)調(diào)紅光和ABA信號(hào)傳導(dǎo)來調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)。

2022年7月，北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米DNA指紋及分子育種北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、齊魯師范大學(xué)玉米分子育種研究院的共同研究成果，在國際學(xué)術(shù)期刊Theoretical and Applied Genetics(IF=5.574)上發(fā)表，題目為“ A newly characterized allele of ZmR1 increases anthocyanin content in whole maize plant and the regulation mechanism of diferent ZmR1 alleles"。本文主要研究內(nèi)容是鑒定了玉米花青素合成相關(guān)等位基因ZmR1CQ01，并揭示了3個(gè)ZmR1等位基因的生物學(xué)功能和分子調(diào)控機(jī)制。

2022年5月，中科院植物所王雷研究組在Plant Physiology（IF=8.005）期刊上發(fā)表了題為“Rice CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1 transcriptionally regulates ABA signaling to confer multiple abiotic stress tolerance"的研究成果。該研究揭示了OsCCA1調(diào)控水稻適應(yīng)鹽脅迫、干旱脅迫以及滲透脅迫的分子機(jī)制。其中，該研究使用了DNA親和純化測序技術(shù)（DAP-seq，DNA Affinity Purification Sequencing），鑒定了水稻生物鐘核心組分OsCCA1（Oryza sativa CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED 1）調(diào)控的下游靶基因。

2022年2月，北京林業(yè)大學(xué)生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院林木育種國家工程實(shí)驗(yàn)室的研究成果，發(fā)表在Frontiers in Plant Science期刊上(IF=6.627)，文章題目為“Genome-Wide Identification of Direct Targets of ZjVND7 Reveals the Putative Roles of Whole-Genome Duplication in Sour Jujube in Regulating Xylem Vessel Differentiation and Drought Tolerance"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq)技術(shù)分別鑒定了二倍體酸棗和同源四倍體酸棗中ZjVND7的結(jié)合基序和靶基因。揭示了ZjVND7在調(diào)節(jié)木質(zhì)部導(dǎo)管分化和耐旱性中的潛在分子機(jī)制，為培育耐旱性植物提供了新的思路。

2021年4月29日，重慶文理學(xué)院園林與生命科學(xué)學(xué)院陳澤雄教授的研究成果，發(fā)表在植物科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)期刊Plant Science（IF=5.363）上，文章題目為“A R2R3-MYB transcriptional activator LmMYB15 regulates chlorogenic acid biosynthesis and phenylpropanoid metabolism in Lonicera macranthoides"。該研究使用DNA親和純化測序(DAP-seq) 技術(shù)鑒定了金銀花R2R3-MYB轉(zhuǎn)錄因子LmMYB15的DNA結(jié)合基序及其靶基因。進(jìn)一步研究揭示了LmMYB15調(diào)控金銀花CGA生物合成和苯丙素代謝的分子機(jī)制，該研究成果為利用基因工程策略開發(fā)富含CGA的金銀花新品種提供了寶貴的基因資源。

2019年9月，北京林業(yè)大學(xué)和藍(lán)景科信合作，在植物學(xué)主流學(xué)術(shù)期刊Journal of Experimental Botany（IF=5.36）上，發(fā)表了題為“Populus euphratica WRKY1 binds the promoter of H+-ATPase gene to enhance gene expression and salt tolerance"的研究成果。該研究借助DNA親和純化測序（DNA Affinity Purification Sequencing，DAP-seq）技術(shù)，深入揭示了胡楊耐鹽的分子機(jī)制。