近日，四川农业大学草业科技学院教授黄琳凯研究团队牵头，成功研发以狼尾草为核心的植物单细胞染色质可及性分析平台scPlantReg。该平台整合端到端分析框架与跨物种数据库，不仅为解析植物细胞类型特异性调控机制提供了全新工具，还系统收集并标准化分析已发表的植物单细胞染色质可及性数据，相关研究成果既为牧草遗传改良开辟了新思路，也为跨物种单细胞染色质可及性研究提供了重要范式。4 月 28 日，最新研究成果在线发表于《自然—植物》。

基因调控是植物生长发育、环境适应性及优良农艺性状形成的核心关键，顺式调控元件更是作物及牧草分子育种的核心靶点。当前，植物顺式调控元件研究仍存在明显短板：细胞特异性特征突出，但缺乏高效解析细胞特异性调控元件的分析工具，同时不同物种间分析标准不统一，进一步限制了跨物种比较及关键调控元件的挖掘。这些问题严重制约作物及牧草调控机制解析与遗传改良进程。伴随植物单细胞测序数据爆发式增长，构建标准化分析体系、整合多物种数据资源，成为破解育种靶点挖掘难题的迫切需求。

此次研发的scPlantReg平台，集成自主研发的 Socrates2 单细胞ATAC-seq（scATAC-seq）完整分析框架，涵盖 9 项基础流程与 4 项下游深度分析模块，可一站式完成数据质控、序列预处理、细胞聚类、类型注释等全链条分析。平台融合标记基因鉴定与机器学习算法ScATACtor，大幅提升细胞注释的精准度与高效性。

研究团队以狼尾草为研究对象，依托该框架开展热胁迫与多组织scATAC-seq，从近7万个单细胞中鉴定获得24万余个开放染色质区域，绘制全球首张狼尾草单细胞开放染色质精细图谱，筛选出1.3万个热响应特异性调控元件。实验验证表明，木质部细胞特异富集的WRKY22转录因子，直接参与植物木质部细胞生长发育调控，为牧草抗逆性状解析提供重要分子依据。

数据库层面，scPlantReg已完成8个代表性植物物种、11类组织及发育阶段单细胞数据的标准化整合，搭载7项在线可视化分析工具，支持跨物种对比与调控元件挖掘。跨物种分析表明，禾本科植物存在保守核心调控元件库以主导物种性状稳定遗传，而细胞特异性调控元件则决定组织分化与功能特化，清晰揭示禾本科植物细胞调控机制的进化保守规律。