近日，中国农业科学院生物技术研究所作物代谢调控与营养强化创新团队开发了植物转录因子下游靶基因快速筛选技术体系PER-seq（protoplast transient expression-based RNA-sequencing），该体系无需创制突变体或转基因株系，为转录调控网络解析及挖掘转录因子靶基因、预测基因调控途径提供了新颖高效的工具，相关成果发表于《植物生理学（Plant Physiology）》。

筛选转录因子的下游基因在解析植物发育和抗逆调控机制中起着关键作用。常规RNA-seq及ChIP-seq等技术均受限于遗传材料的获得，DAP-seq和CUT&Tag等技术可以鉴定转录因子结合位点，但无法确定转录激活或抑制作用。目前研究仍缺乏简单、快速且广适的转录因子下游基因筛选方法。

Opaque2（O2）是玉米籽粒灌浆和发育调控的核心转录因子，本课题组前期研究发现了O2-ZmGRAS11模块介导协同胚乳增大与籽粒灌浆（JIPB 2021），提示目前对于O2功能的认识仍不够充分。全面理解O2的调控作用对于为实现籽粒品质性状和产量性状的协同、精准调控具有重要意义。

针对上述挑战和问题，本研究开发了PER-seq技术，并筛选了O2的下游靶基因，发现了已知基因之外的多个新的靶基因，从而揭示并拓展了O2在协同储藏物质合成、糖及微量营养素转运、籽粒发育和逆境响应方面的潜在功能。PER-seq在小麦和拟南芥等植物中的应用，验证了其广适性及快速、不依赖于突变体或转基因株系的特点。此外，PER-seq技术尤其适用于突变致死的关键转录因子转录调控网络构建。

陈茹梅课题组的客座硕士生朱佳梦（现为南京师范大学在读博士生）和李素贞博士为共同第一作者，周晓今研究员为通讯作者。生物所陈茹梅研究员、王宝宝研究员和安徽农业大学江海洋教授参与了该工作。该研究得到了国家重点研发计划（2021YFF1000300）、国家自然科学基金（32272118）和转基因生物新品种培育重大专项（2016ZX08003-002）的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad495

图：利用PER-seq技术拓展Opaque2的转录调控网络

红色箭头表示新获得的下游靶基因，灰色箭头表示已知的靶基因，橙色边框表示eQTL数据支持的转录调控作用。