本發明提供了植物基因組差異甲基化區域的檢測方法，屬于基因組學和生物信息學技術領域。通過植物全基因組甲基化測序分別獲得處理組和對照組全基因組上單位點甲基化數據；分別讀取處理組和對照組全基因組上單位點甲基化信息，分區段儲存；采用以200bp為一個窗口，以50bp為步長滑動窗口掃描存儲的全基因組每一區段的甲基化信息，將掃描得到的甲基化信息分區段儲存到python字典中；對存儲在python字典中的全基因組每一區段的甲基化信息進行篩選，根據得到的有效全基因組上單位點甲基化信息統計每個窗口中各區段的甲基化信息。本發明利用python字典把整個染色體以50bp為區段儲存，方便后續的運算，節省了大量時間。

技術領域

本發明屬于基因組學和生物信息學技術領域，具體涉及一種植物基因組差異甲基化區域的檢測方法。

背景技術

進入21世紀以來，受極端天氣的影響，我國由干旱導致的經濟損失越來越大。據統計，2015年我國因干旱造成的直接經濟損失高達579億人民幣。在如此嚴重的干旱情況下，研究植物的抗旱機制就顯得尤為的重要和迫切。1942年，Waddington提出“epigenetics”一詞，它在隨后被Wolff等人定義為：DNA序列沒有變化但是基因表達發生了可遺傳變化的一門學科。在隨后的研究中，發現了DNA甲基化，組蛋白甲基化，乙酰化等表觀修飾現象。DNA甲基化是指在DNA甲基化酶的催化下，將S-腺苷-甲硫氨酸(SAM)上的甲基連接到胞嘧啶(C)的第五位碳原子上。DNA甲基化作為表觀遺傳學中的重要一環，在現在的研究中越來越被科學家們重視。目前的研究發現，不管是在動物還是植物中，DNA甲基化大部分都發生在胞嘧啶C中。根據胞嘧啶C后面的堿基，可以把DNA的甲基化分為三種類型，即：CG，CHG，CHH(H＝A，C，T)。例如：CGT屬于CG類型，CTG堿基屬于CHG類型，CTT屬于CHH類型。在過去的十年間，DNA甲基化檢測技術在不停的進步，發展出包括甲基化敏感多態性擴增技術(MSAP)，高分辨率熔解曲線法(HighResolutionMelting，HRM)和DNA甲基化測序的“金標準”--Bisulfitesequencing(Bs-Seq)在內的DNA甲基化檢測技術。

DNA甲基化參與了植物生長發育中的各個過程，包括種子的萌發，植物的開花，果實的成熟，DNA的復制，轉錄，翻譯以及翻譯后修飾等。而DNA甲基化最讓人關注的地方在于它和基因表達的關系。DNA甲基化在植物的抗逆過程中，也發揮著重要的作用。早在1990年科學家就發現，DNA甲基化參與了植物對外界環境的響應。2010年，Tan等人利用甲基化敏感多態性(MSAP)技術發現，當玉米在經受鹽脅迫后，一些逆轉錄轉座子，熱激蛋白和蛋白激酶的基因甲基化水平發生變化，進一步發現，玉米蛋白磷酸酶2C(zmPP2C)的第一個內含子的甲基化水平的升高會使得zmPP2C表達下降。2013年，Zhong等人用重亞硫酸鹽測序技術(BS-Seq)精準地得到了番茄的全基因組甲基化水平—甲基化組。2015年，Garg等人利用BS-Seq發現，在干旱條件下水稻的甲基化水平上升。在水稻染色體水平上，甲基化在著絲粒的附近呈現一個高水平狀態，這很可能是因為在著絲粒附近有著大量的重復序列，而DNA甲基化在重復序列能維持在高水平狀態。隨后發現在干旱條件下，水稻基因上游的甲基化水平會發生明顯的變化。值得注意的是，在離轉錄起始位點300～400bp處，DNA甲基化率出現一個峰值，從峰值處開始到轉錄起始位點，DNA甲基化水平急劇下降。差異甲基化區域(DMR)指的是在染色體的相同位置，DNA甲基化水平有顯著差異的區域。分析這些區域可以很好了解在逆境脅迫下體內發生甲基化變化的通路以及相關基因。Garg發現，在干旱處理下，有15525個DMR甲基化水平上升，而有7100個DMR的甲基化水平下降；在鹽處理下，有7584個DMR的甲基化率上升，而有7430個DMR的甲基化率下降。把DMR相關的基因進行GO和KEGG分析后發現，這些基因主要涉及的是植物的代謝過程，對刺激物的反應以及對非生物逆境的響應過程。進一步分析這些基因的表達和DNA甲基化的關系可以發現，染色體上有的區域DNA甲基化和基因表達呈負相關關系，有的區域DNA甲基化和基因表達呈正相關的關系。然而DNA甲基化的研究僅僅限于少數幾個物種，與植物響應干旱的關系和機制也不清晰，急需更多的研究和發現。