[发明专利]鉴定热带和温带玉米自交系全基因组染色质结构差异方法

权利要求书

1.一种鉴定热带和温带玉米自交系全基因组染色质结构差异方法，其特征在于，该方法为：

S1、在热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的五片展开叶时期，收集新鲜叶片组织，提取组织细胞，分别得到热带玉米自交系CML28组织细胞和温带玉米自交系D132组织细胞；

S2、将S1中得到的热带玉米自交系CML28组织细胞和温带玉米自交系D132组织细胞分别进行Hi-C文库构建，将得到的Hi-C文库扩增后，在Illumina HiSeq-4000上测序，得到测序数据；

S3、将S2中得到测序数据，用FastQC软件过滤低质量reads，并将测序的reads限定至100bp，并通过Bowtie2软件匹配至参考基因组玉米B73 RefGen_V4基因组的DNA序列上，将未配对的reads、单端匹配reads、多重匹配reads和PCR重复reads去除，保留唯一有效的配对reads；

S4、将S3中得到的唯一有效的配对reads以1Mb分辨率分级，构建全基因组互作矩阵；

S5、将S4中得到的全基因组互作矩阵生成全基因组水平的互作2D热图；

S6、使用cworld软件中的matrix2组分模块，以1Mb分辨率对S5中得到的全基因组水平的互作2D热图进行组分分析，通过使用染色体内部相互作用的局部加权回归平均值来计算矩阵密度，并且将所述全基因组水平的互作2D热图组分的互作强度观察值/互作强度预期值的比率进行log2变换后得到最终得分，计算归一化矩阵之间的皮尔逊相关性，进行主成分分析，将第一主成分的特征值定义为组分分类，其中正值代表高基因密度的区域，记为A组分，负值代表低基因密度的区域，记为B组分；根据参考基因组玉米B73 RefGen_V4基因组计算归一化矩阵中的每个bin中的基因数来确定基因密度；

S7、利用Pastis预测三维基因组结构的软件，将观察到的S6中的A组分和B组分的相互作用转换为3D模拟图，判断热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的细胞核中的染色体结构；

S8、在热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的五片展开叶时期，将两种玉米自交系分别各8株幼苗的等量叶子混合，提取总RNA，分别得到热带玉米自交系CML288的RNA和温带玉米自交系D132的RNA，采用Illumina测序方法构建文库，获得RNA序列的reads，使用TopHat v2.0.12软件将所述RNA序列的reads与参考基因组玉米B73 RefGen_V4基因组进行序列比对，计算每个基因的标准化每千碱基每千碱基的读数，以获得每个基因的表达量；

S9、利用S3中得到的唯一有效的配对reads在分辨率为40kb的条件下鉴定热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的拓扑结构域；

S10、对热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的H3K4me3组蛋白ChIP-seq数据，利用Bowtie2软件对热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的H3K4me3组蛋白ChIP-seq数据的reads与参考基因组玉米B73 RefGen_V4基因组进行匹配，使用MACS软件进行峰值鉴定，通过将每个bin上的峰数的log2值除以全基因组的峰数的平均值来计算富集分数，然后利用bedtools软件，对热带玉米自交系CML288和温带玉米自交系D132的峰值进行比较，从而获得两个自交系中H3K4me3组蛋白修饰富集分析的比较结果；

S11、将S3中得到的唯一有效的配对reads以20kb分辨率生成染色质相互作用矩阵，使用Fit Hi-C软件分析得到全基因组范围内染色质的有意义互作,通过比较两个自交系之间染色质的有意义互作数据，结合转录组分析的基因表达数据，从而获得染色质互作差异与样本特异性表达之间的关系。