2021年5月，Cell杂志在线发表了来自美国University of GeorgiaRobert J. Schmitz课题组题为“A cis-regulatory atlas in maize at single-cell resolution”的研究论文。该研究公布了玉米中单细胞分辨率的顺式调控元件图谱，并且发现特定于细胞类型的CRE是表型相关遗传变异的热点，并且在现代玉米育种过程中被选择作为目标。此外，该研究还开发了单细胞分析软件Socrates，该软件可用于了解任何物种的顺式调节元件的变异。
顺式调控元件（CRE)对于真核细胞的发育和对环境的响应有重要作用。CRE包含被序列特异性转录因子（TF）识别的DNA结合位点簇，这些因子可协同募集转录调节子。基因转录结果取决于核心启动子与特定TF和在CRE组装的次级蛋白质之间的相互作用。不同的TF表达和染色质可及性模式建立了不同细胞类型的基因表达程序。CRE和TF在各种细胞类型中的详细图谱对于理解细胞功能和推动生物技术进步至关重要，但在任何植物物种中都尚未实现着重于细胞身份和分化的CRE和TF的图谱。
该研究为了全面评估玉米中细胞类型之间的顺式调控元件变异情况，选取了玉米六个组织，包括（ axillary buds (2), staminate (1) and pistillate inflorescence (1), whole seedling (2), embryonic root tips (2), and post-embryonic crown roots (2)）。之后分离出72,090个细胞核，并使用scATAC-seq产生了单细胞水平的染色质可及性谱。之后分析得到了染色质可及区域（ACR）165,913个，覆盖了约4％的玉米基因组（STAR方法）。
之后为了评估核转录和染色质可及性之间的关系，该研究通过snRNA-seq 对 15,515 个幼苗细胞核的转录组进行了测序，并与匹配的 scATAC-seq 幼苗数据整合。研究结果显示基因可及性和表达之间存在关联，但是相对于 RNA 表达，染色质可及性的变化更大，表明染色质结构为剖析细胞类型异质性提供了额外的信息。此外，通过对转录因子（TF）组合进行概要分析，鉴定具有非细胞自主活性的TF并揭示潜在的高级染色质相互作用的基础，从而定义了多种细胞身份并协调了染色质的组织。
之后，该研究发现细胞类型特异性CRE富含增强子活性，并在未甲基化的长末端重复逆转录转座子中富集。此外，该研究还发现特定于细胞类型的CRE是表型相关遗传变异的热点，并且在现代玉米育种过程中被选择作为目标，突出了此CRE图集的生物学意义。除了这个丰富的数据集，该研究还开发了单细胞分析软件Socrates，该软件可用于了解任何物种的顺式调节变异。
论文链接：
https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00493-1#%20