非洲木薯在单倍型精度下的DNA甲基化研究

胞嘧啶DNA甲基化参与转座子沉默、X染色体失活等多种生物学过程。在植物中，DNA甲基化由MET1（哺乳动物DNMT1）、DRM2（哺乳动物DNA MT3）和两种植物特异性DNA甲基转移酶CMT2和CMT3介导。由于木薯具有高度杂合的基因组，前人报道过的基于非单倍型精度基因组的DNA甲基化图谱错过了很多甲基组特征。随着长读长测序技术的进步以及染色质构象捕获技术的发展，单倍型精度的基因组可用于解析高度杂合的基因。2022年11月01日，来自美国加利福尼亚大学的Jacobsen团队在Plant Biotechnology Journal杂志上发表了题为“Haplotype-resolved DNA methylome of African cassava genome”的研究论文。在本文中，研究人员通过比较单倍型精度的木薯DNA甲基组，构建了囊括基因组杂合度的单倍型表观遗传调控景观。

作者分别构建了两种木薯种植-TME7与TME204的单倍型精度DNA甲基化组，不同的单倍型呈现相似的全基因组甲基化水平（图1A），在gene body区、转座子插入区域同样呈现相似的甲基化水平（图1B-C）。木薯基因组中存在大量结构变异，研究发现结构变异侧翼具有较低的甲基化水平，而结构变异处具有较高的甲基化水平（图1D-F）。作者猜测结构变异倾向于发生在低甲基化修饰的基因组区段，结构变异的发生会诱导该区段向高甲基化修饰转变。单倍型之间存在差异的甲基化胞嘧啶（differentially methylated cytosines, DMCs）,可被分为三种情况：（I）由单倍型间SNP/InDel导致；（II）由胞嘧啶上下文差异导致（如：CG in hap1 and CHH in hap2）；（III）胞嘧啶上下文相同，但甲基化水平不同。I类DMCs主要由SNP介导，II类与III类DMCs主要由CHH介导（图1I）。由CG突变为CHG或CHH位点，其甲基化程度会降低，由CHH位点突变为CG或CHG位点，其甲基化程度会升高（图1J-K）。对DMCs的位置分布说明转座子附近是DMCs发生的热点区域（图1L）。相较侧翼，DMC处的核苷酸多样性更高，说明这些位点受到更加频繁的自然选择（图1M-N）。

原文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.13955

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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