如果说基因组测序给了我们一张植物的“静态零部件清单”（DNA 序列），那么染色质开放性研究则构建了一个动态调控沙盘，实时显示当前已启动的操作指令。本期我们整理了 ATAC-seq 在植物领域 13 年的发文趋势、研究方向与多组学高分案例，看看这项技术如何为作物分子育种按下”加速键”。
植物染色质可及性研究是从深层的生物学逻辑出发，回答“植物如何运行其遗传指令”这一根本问题，它的价值不止在于“寻找开放区域”，而在于破译植物基因组的“操作系统”。
因此目前有大量针对染色质构象及可及性研究的组学工具被开发出来，而其中ATAC-seq（Assay of Transposase Accessible Chromatin sequencing，转座酶可及染色质高通量测序技术）凭借样本需求量少、实验周期短、灵敏度高、重复性好的独特优势，突破了传统染色质研究技术的局限，成为染色质可及性研究最夯的选择。
在水稻、小麦、玉米、马铃薯等核心粮食作物研究领域，ATAC-seq具备极高的科研价值与应用前景，深度剖析作物生长发育、产量建成的分子调控机理，破译作物应对干旱、低温、病虫害等逆境胁迫的应答机制，还能精准挖掘关键功能基因与优良调控位点，完善作物表观遗传调控图谱。
相较于传统育种依赖表型筛选的盲目性，该技术为作物分子设计育种、优良种质创新、抗逆品种改良提供了全新的理论支撑与技术路径，有效加速粮食作物精准育种进程，为突破产量瓶颈、提升作物抗逆性与品质、筑牢粮食安全屏障注入核心科研动力。
一、发文量持续走高，研究物种高度聚焦
自2013年ATAC-seq技术正式报道以来，据不完全统计，截至26年6月份，植物领域相关文章发表数量持续升高，物种也由初始的以模式植物及方法学文章为主逐渐发展为各个领域物种及各研究方向全覆盖。
其中粮食作物研究一直在ATAC-seq研究相关文章中占据极高比例，以 39.67% 的占比成为绝对研究主力，其次是模式植物（16.67%）、林木（12.33%）、经济作物（9.67%），研究对象高度聚焦于农业生产相关的核心物种与基础研究模式物种。
而对应物种中水稻、拟南芥、玉米位列前三，说明染色质可及性的研究的必要性已经体现在在粮食作物及经济作物的生产价值，也可以预见，在技术越来越成熟后，会拓宽到更广泛的物种研究范围。
二、研究方向以功能调控为核心，贴合农业生产需求
从相关文章的研究方向来看，两大核心方向主导：基因表达调控与胁迫响应合计占比超 42%，是该领域最核心的研究主题。
这两大研究方向分别代表着植物学的基础研究以及与实际生产中生物学问题解决的价值，基础基因表达调控的深入解析更有利于更好的理解植物的生理状态调控机制，为后续的进编辑或者育种提供基础，而胁迫类研究更是面向于植物本身生长所处的复杂环境，对于植物与环境之间的反馈调节进行深度解析，对应文章中干旱胁迫与生物胁迫的解析文章最多，说明这两个方向是目前威胁植物生长及作物产量的最广泛因素。
除这两类研究方向以外，其余文章也表现出明确的应用导向：品质性状、生长发育、生理调控等方向均围绕农业生产中的产量、品质、抗逆等核心需求展开，基础研究与应用结合紧密。
方法学文献数量也以相当的数量占比聚焦于 ATAC-seq 技术在植物体系中的优化、适配与创新，为领域发展提供技术支撑。
三、多组学搭配全面解析，适配更高质量文章方案
从问题解析的方案来看，ATAC-seq相关文章一般并不单独出现，而是与其他组学搭配，从不同层面共同解析对应生物学问题，这也契合目前高质量期刊中研究的主流思路。
从文章发表的期刊影响因子统计来看，5–10 分区间是ATAC-seq相关文章最常见的分布区间。相关文章大部分以“ATAC-seq结合转录组”的形式，聚焦于一个生物学问题的深度解析，配合时序性实验设计，以及不同组织、不同处理等多因素方案，搭配 qPCR、双荧光素酶报告基因等下游验证实验。
▸ IF 5–10 分的主流方案：ATAC-seq + RNA-seq
📖 西南大学 吕典秋 团队 ·The Plant Journal2025
“Comprehensive transcriptional regulatory networks in potato through chromatin accessibility and transcriptome under drought and salt stresses”
利用 RNA-seq 和 ATAC-seq 技术，绘制了土豆中差异性转座酶高敏感位点（THSs）的全基因组图谱，并构建了在干旱和盐分胁迫下，不同应激时间点和组织下共享但组织特异性的转录调控网络（TRNs）。
ATAC + RNA-seq · 抗旱抗盐
📖 华南农业大学 谢先荣 团队 ·The Plant Journal2025
“Time-course transcriptome and chromatin accessibility analyses reveal the dynamic transcriptional regulation shaping spikelet hull size”
同样利用 RNA-seq 和 ATAC-seq 来表征水稻小穗壳发育过程中的转录和染色质可及性动态，发现多个关键调控因子及其互作网络，为解析水稻籽粒发育背后的转录调控网络和籽粒大小的遗传改良提供了重要的资源和见解。
ATAC + RNA-seq · 水稻穗发育
▸IF 8 分以上：叠加 ChIP-seq / Hi-C 三组学联用
📖 河北农大 + 中国农科院 路则府 团队 ·Advanced Science
“Autopolyploidization-Induced Chromatin Remodeling Regulates Leaf Size Variation in Brassica rapa”
通过对不同倍性大白菜的 ATAC-seq、ChIP-seq（H3K4me3、H3K27ac、H3K27me3）和 RNA-seq 进行整合分析，揭示了自多倍体化过程中的非线性和阶段特异性染色质及转录重编程。
ATAC + ChIP + RNA · 多倍体化
📖 南京农业大学 邹保红 团队 ·Plant Physiology
“Chromatin Accessibility Mediated by CHROMATIN REMODELING 11 Promotes Chilling Tolerance in Rice”
结合转录组与 ATAC-seq，搭配 OsCHR11 转录因子的 ChIP，证实低温处理能增加启动子区染色质的可及性，而这一过程依赖于 OsCHR11 富集与染色质可及性之间的相关性，并进一步影响基因表达。
ATAC + RNA + ChIP · 耐寒
📖 中国农科院郑州果树所 齐秀娟 团队 ·Horticulture Research
“Combination of 3D chromatin architecture and omics analysis provides insight into anthocyanin regulation in Actinidia arguta”
结合了 DNA 突变、转录组、ATAC-seq 结果与 Hi-C 互作差异，展示了染色质及基因表达全面的生态图谱，并筛查了 AaCBP60B-like 作为软枣猕猴桃果皮颜色关键负调控因子，挖掘了其启动子中的 InDel 突变可作为基因编辑育种的靶点设计。
ATAC + Hi-C · 果皮花青素
▸ ATAC-seq + GWAS：打通“突变 → 表观 → 表达”通路
📖 中国农科院茶叶所 种质资源创新团队 ·Horticulture Research2025
“A single-base mutation in promoter of CsTPR enhances the negative regulation on mechanical-related leaf drooping in tea plants”
采用全基因组关联研究（GWAS）、转录组及 ATAC-seq 联合分析，鉴定了 CsTPR 作为叶片下垂候选基因，还建立了 CsTPR 启动子单碱基突变与其表达之间的关系，打通了“突变 → 表观修饰 → 影响基因表达”的完整通路。
ATAC + GWAS + RNA · 茶叶下垂
📖 浙江大学 喻景权 院士 ·Nature Communications2024
“Loss of cold tolerance is conferred by absence of the WRKY34 promoter fragment during tomato evolution”
对耐寒栽培番茄和耐寒野生番茄进行了 ATAC-seq 和 RNA-seq 联合分析，发现 WRKY34 与冷应激下染色质可及性和表达模式差异的关联最为显著；结合靶向 DNA 测序结果，找到 WRKY34 启动子中的 InDel 会导致番茄种质中的转录和耐寒性存在差异，通过影响与顺式调控元件的结合，在冷应激下抑制 WRKY34 表达。
ATAC + RNA · 番茄耐寒
💡 高分文章的主流思路：单一 ATAC-seq 已难撑大成果，与 RNA-seq、ChIP-seq、Hi-C、GWAS 等多组学整合联用，可从多层次、全方位解析顺式元件、转录因子、染色质三维结构协同调控的分子逻辑。
四、总结：染色质可及性，已成为植物研究的“必备钥匙”
综合梳理近年植物领域 ATAC-seq 相关研究可以看出，染色质可及性分析早已成为解析植物表观调控机制不可或缺的核心技术工具。
从研究格局来看，该技术发文量持续攀升，研究重心高度聚焦粮食作物等农业核心物种，紧密围绕生长发育、逆境胁迫、品质改良等产业关键科学问题开展；从研究范式而言，单一 ATAC-seq 分析已难以支撑高水平成果，与转录组、ChIP-seq、Hi-C、GWAS 等多组学联合的整合分析方案成为高分文章主流，可多层次、全方位解析顺式元件、转录因子、染色质三维结构协同调控的分子逻辑。
在科研价值层面，ATAC-seq 既夯实了植物转录调控的基础理论，清晰阐明植物响应内外环境信号的表观重塑规律；更具备极强的育种转化潜力，可高效挖掘抗逆、高产、优质相关关键调控位点与功能基因，为分子设计育种、种质创新、品种改良提供全新表观靶点与理论依据。
面向粮食安全与现代农业发展需求，随着实验体系持续优化、多组学联合分析思路不断成熟，ATAC-seq 介导的染色质可及性研究将持续解锁作物基因组调控密码，成为突破作物产量、抗逆、品质瓶颈的核心表观遗传研究手段，拥有广阔的研究空间与产业应用前景。
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