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。

单细胞ATAC-seq分析框架的构建及其在狼尾草染色质可及性图谱中的应用。图源：四川农业大学

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。

该平台的建成与应用，有效破解非模式植物调控组学研究瓶颈，不仅为狼尾草等优质牧草抗逆、高产等优良性状定向改良提供关键靶点，更为全球植物单细胞染色质可及性研究建立统一分析范式与共享资源平台。平台（http://scplantreg.com/home）面向科研人员开放免费使用，助力植物基础生物学研究与牧草种业创新发展。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41477-026-02289-6