单细胞ATAC-seq技术，全称为：Single-Cell Assay for Transposase - Accessible Chromatin using sequencing。是一种用于探索单个细胞水平上染色质可及性的高通量测序技术。该技术通过转座酶将测序接头插入到每个细胞内染色质的开放区域，然后将每个细胞分配到带有唯一barcode引物的液滴中，使得每个细胞中的开放染色质区DNA都带有唯一的 barcode。并将打断后的染色质DNA收集在一起，进行后续的建库、测序和分析。
bulk ATAC-seq通常是针对整个的个体而言，反应的是数千个细胞的平均染色质的开放状态。scATAC-seq技术从单细胞水平上去鉴定不同细胞类型的染色质开放区域，可以有效区分样品中不同的细胞亚群的开放染色质区域及差异peak信息。
单细胞ATAC-Seq，文库构建主要分为以下步骤：
1、组织交联
2、单细胞核分离
3、转座酶反应
4、单细胞核包埋
5、文库构建
6、测序
7、数据分析
玉米产量与穗的发育密切相关，然而调控玉米花序分生组织干细胞增殖平衡的转录因子WUSCHEL在三维染色质水平的调控机制长期未能阐明。针对这一应用难题，美国罗格斯大学与佐治亚大学展开合作研究，利用单细胞ATAC-Seq（scATAC-Seq）技术开展了系统性探究。通过对玉米野生型花序与Bif3突变体（ZmWUS1过表达）进行单细胞分辨率的染色质可及性分析，该团队发现Bif3突变体中央区染色质可及性发生全局性重塑[1]。核心发现表明，已知的同源域识别基序CAATAATGC在Bif3突变体染色质开放区域中显著富集，提示ZmWUS1可能在中央区作为转录激活因子发挥作用。有趣的是，该基序与DAP-Seq实验鉴定的ZmWUS1结合 motif（TGAATGAA）截然不同，揭示了同源域转录因子在不同细胞背景下可能存在不同的DNA结合偏好的重要现象。同时，染色质闭合区域富集于AUXIN RESPONSE FACTOR基因邻近区域，暗示Bif3 突变体中央区生长素信号通路受到抑制。
该案例充分展现了单细胞ATAC-Seq技术在精准解析玉米穗发育过程中细胞类型特异性染色质调控网络、揭示重要转录因子的差异化结合偏好及其引发的生长素信号通路变化中的核心应用价值。
[1] Bang S, Zhang X, Gregory J, et al. WUSCHEL-dependent chromatin regulation in maize inflorescence development at single-cell resolution. Genome Biol. 2025;26(1):329. Published 2025 Oct 2. doi:10.1186/s13059-025-03791-4
