[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

说明书

本发明提供了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，该方法为：提取热带自交系CML288和温带自交系D132的组织细胞，利用Hi‑C，经染色体空间三维模型重建、生物信息学分析，在两种自交系的全基因组水平的染色质中鉴定了A组分和B组分及拓扑结构域；构建Hi‑C文库，鉴定得到了A和B两种组分及两自交系的拓扑结构域；结合转录组学、H3K4me3组蛋白ChIP‑seq数据分析，鉴定了与组蛋白修饰和转录水平变化相关的染色质互作对。本发明可鉴定在热带自交系CML288和温带自交系D132组织间全基因组水平染色质的变化模式，8.76％的组分和64％的拓扑结构域在两种自交系发生变化，783对增加的染色质互作和1330对强度降低的互作在两个自交系中被鉴定。

技术领域

本发明属于分子生物学技术领域，具体涉及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。

背景技术

玉米作为世界上广泛种植的主要作物以及遗传学和基因组学的研究模型，具有巨大的遗传多样性。在任何两个玉米自交系之间，多达一半的基因组都存在差异。单个B73基因组可能不足以探索玉米基因组结构和空间组织变异。因此，需要更多具有代表性的玉米品种来进行全基因组染色质构象的比较分析。根据玉米的起源进化和对外部环境的不同反应，特别是光照长度，玉米自交系可分为两大类-即温带和热带自交系。在光照较长的高纬度地区，热带自交系很晚或根本不开花，需要适应地理和生态多样化的当地环境。热带和温带近交系之间的组蛋白修饰和许多相关基因已被报道，显示了两自交系之间遗传学和表观遗传学的差异。然而，不同纬度玉米自交系间的全基因组染色质构象和空间结构在玉米中仍然未知。高分辨率的染色体构象捕获技术(Hi-C)的出现提供了比先前方法更高的分辨率，足以更详细和准确地了解不同物种(包括酵母，动物和植物)细胞核内的染色体结构特征。因此，利用Hi-C技术结合其他多组学技术探索热带和温带玉米自交系之间新的结构特征差异，为其他物种进行比较全基因组染色质结构的提供了参考。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供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，该方法可鉴定在热带自交系CML288和温带自交系D132组织间全基因组水平染色质的变化模式，8.76％的组分和64％的拓扑结构域在两种自交系发生变化，783 对增加的染色质互作和1330对强度降低的互作在两个自交系中被鉴定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：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，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(测序短序列)，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；