DAP-seq助力胡楊耐鹽機制的研究

      2019年9月，北京林業大學和藍景科信合作，在植物學主流學術期刊Journal of Experimental Botany上（IF=5.36），發表了題為“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親和純化測序技術（DNA Affinity Purification Sequencing， DAP-seq），深入揭示了胡楊耐鹽的分子機制。

研究背景

       胡楊（Populus euphratica Oliv.）是西北鹽堿荒漠地區，可以形成森林的高大喬木，是研究木本植物耐鹽分子和生理機制的模式樹種。但是胡楊的基因組相對復雜，高度雜合；而且，胡楊不容易建立遺傳轉化體系，研究難度大，亟需使用創新技術研究胡楊耐鹽的分子機制。

       胡楊的耐鹽性高于其它種類的楊樹，鹽脅迫下，胡楊將Na+和Cl－區隔化到細胞的液泡中，限制NaCl向木質部導管的裝載。胡楊能促進Na+的外排、減少K+流失，維持離子平衡以降低鹽害。胡楊在長期鹽脅迫下，能夠保持質膜H+-ATPase的活性，從而具有較強的Na+/H+逆向轉運能力。然而，胡楊質膜H+-ATPase的轉錄與酶活調節機制并不清楚。本研究借助DAP-seq技術，深入研究了PeWRKY1通過調控質膜H+-ATPase PeHA1的表達，參與胡楊耐鹽性形成的過程。

研究成果

圖1. 使用DAP-seq技術獲得PeWRKY1結合的motif。

圖2. 使用酵母單雜交技術驗證PeWRKY1與PeHA1啟動子的互作。

圖3. 使用凝膠阻滯技術（Electrophoretic Mobility Shift Assay, EMSA）驗證PeWRKY1與PeHA1啟動子中W-box的相互作用。

圖4. 使用熒光素酶檢測系統驗證PeWRKY1與PeHA1啟動子的互作。

研究結論

       本研究使用DAP-seq技術，在基因組水平上，鑒定了PeWRKY1轉錄因子與胡楊基因組DNA的結合位點信息。并通過酵母單雜交、EMSA、熒光素酶檢測系統驗證了這一結果。鹽脅迫促進了PeWRKY1與PeHA1啟動子區W-box的結合，從而提高了PeHA1的表達。PeWRKY1與PeHA1的相互作用，有助于增加質膜H+-ATPase的活性、促進Na＋的排出，使胡楊在鹽脅迫下保持離子平衡。

關于DAP-seq

       在基因組水平上，鑒定轉錄因子的結合位點（TFBS）非常重要。ChIP-seq是進行體內檢測TFBS的主要方法。然而，ChIP-seq依賴于抗體質量，這對低表達的蛋白質具有很大的挑戰性。所以，ChIP-seq通常在規模上受到限制，難以進行高通量擴展。因此，只有少數轉錄因子可以獲得結合位點信息，大量TFBS的覆蓋范圍僅適用于人類和一些模式生物。

       DAP-seq具有與ChIP-seq同樣的功能。通過體外蛋白表達技術，表達出帶有標簽的轉錄因子，和基因組DNA文庫在體外進行結合，然后分離出所有與轉錄因子結合的DNA，再使用高通量測序，找到轉錄因子的結合位點。

DAP-seq的優勢

       與ChIP-seq相比，DAP-seq不需要針對每個轉錄因子制備特異性抗體。具有快速、高通量、節約時間成本的優勢，并且適用于所有的真核生物。

       藍景科信提供DAP-seq全流程技術服務+個性化數據分析，與中國科學院、中國農業科學院、中國林業科學研究院、浙江大學、中國農業大學、華中農業大學、北京林業大學、河北農業大學等多個科研院所合作，具有豐富的技術服務經驗。已經做過的材料包括：已經做過的材料包括：擬南芥，煙草，水稻，小麥，玉米，大豆，棉花，苜蓿，高粱，大麥草，百脈根，黃瓜，菜心，荔枝，香蕉，葡萄，蘋果，柑橘，甜橙，桃，甜瓜，甘蔗，櫻桃，芍藥，棗，核桃，毛果楊，胡楊，油松，毛白楊，大青楊，白樺，光皮樺，歐洲云杉，柳樹，麻瘋樹，金銀花，丹參、木薯，地錢，腐霉，飛蝗等。