文章速递白桦全基因组甲基化图谱揭示树

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DNA甲基化在基因调控过程中扮演着重要的角色。大多数草本植物的DNA甲基化图谱已绘制发表，对于林木甲基化模式的研究却鲜有报道。安诺基因助力东北林业大学，通过全基因组甲基化测序（WGBS）结合转录组数据获得白桦全基因组单碱基分辨率的DNA甲基化图谱，分析甲基化对基因表达的调控作用，该研究成果发表在年12月的InternationalJournalofMolecularSciences上。

本研究通过全基因组甲基化测序（WGBS）结合转录组数据获得白桦全基因组单碱基分辨率的DNA甲基化图谱，分析甲基化对基因表达的调控作用。本文获得了详细的白桦基因组发生甲基化修饰的DNA序列的组成特点及分布情况。白桦基因组有34,个基因，其中有31,个基因发生甲基化。保守估计白桦基因组约有14.29%的胞嘧啶发生甲基化，48.86%的甲基化C位点为CHH模式，占整个甲基化位点的大部分。甲基化与转录组数据联合分析发现，甲基化水平适中的基因表达水平高于甲基化水平极高和极低的基因。另外，GO功能分析发现甲基化基因富集于结合活性、催化活性、细胞过程、应激及细胞死亡过程。

文章单位：东北林业大学

影响因子：2.

2.1材料选取：中国哈尔滨生长4年的白桦次生木质部

2.2数据产出：30X，.02Mreads

2.3数据分析流程：

图1数据分析流程

3.1白桦全基因组甲基化数据分布趋势

白桦基因组甲基化C碱基中CG、CHG与CHH的分布比例：27.43%、23.71%和48.86%。不同分布模式的甲基化C（CG、CHG、CHH）的平均甲基化水平分别为：42.64%、28.80%和5.16%。大部分mCG的甲基化水平较高，集中于80%~%；mCHG的甲基化水平分布比较均一，从20%~%都有分布；大部分mCHH的甲基化水平偏低，集中于20%~30%左右。白桦CG、CHG（42.64%、28.80%）中的甲基化水平与已报道的毛果杨相似（41.9%、20.9%），但是白桦中CHH（5.16%）的甲基化水平高于毛果杨（3.25%）。该结果表明植物中维持非CG甲基化的甲基转移酶在白桦中高表达。

图2白桦基因组甲基化模式

3.2白桦基因组不同功能元件上C位点的甲基化情况

文章对白桦基因组不同区域的甲基化情况进行分析，发现转座子TE区域甲基化水平最高，5’-UTR区域甲基化水平最低，表明DNA甲基化修饰有抑制转座子功能。

图3不同功能元件的相对甲基化水平分布图

研究发现，转座子的序列长度与甲基化水平成正相关，与基因的序列长度无关，白桦甲基化水平与序列长度的相关性不同于拟南芥（拟南芥的甲基化水平与转座子和基因的序列长度都呈正相关）。这可能是由于相对于拟南芥，白桦高甲基化的基因长度明显较短。

图4甲基化水平与序列长度的关系图

3.3甲基化水平与转录水平关联分析

该研究利用WGBS和RNA-seq数据分析DNA甲基化修饰与基因表达的关系。甲基化修饰对于基因（promoter和TTR）的抑制作用在高甲基化水平基因的启动子和TTR区比较显著。这与之前拟南芥、水稻等植物研究相似，证实了基因启动子及TTR区的甲基化修饰对于基因表达有着重要作用。

图5基因甲基化水平与转录水平关系图

3.4GO功能分析

GO功能分析发现甲基化基因主要富集于结合活性和催化活性的GO条目。生物过程中，甲基化基因主要与细胞过程、应激和细胞死亡相关。相反的，未甲基化的基因主要与转录调控、生物调节和色素沉淀相关。

图6GO功能分析

本文利用全基因组中亚硫酸盐测序（WGBS）获得白桦全基因组DNA甲基化图谱，白桦基因组甲基化C碱基中CG、CHG与CHH的分布比例：27.43%、23.71%和48.86%，GO功能分析发现甲基化基因富集于结合活性、催化活性、细胞过程、应激及细胞死亡过程，并结合RNA-seq数据分析了DNA甲基化修饰与基因表达的关系。

ChangS,ChaoW,LinH,etal.ShotgunBisulfiteSequencingoftheBetulaplatyphyllaGenomeRevealstheTreesDNAMethylationPatterning[J].InternationalJournalofMolecularSciences,,15(12):-.

文案：表观产品组王娟

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