基于植物全基因组亚硫酸盐测序的差异甲基化分析方法的研究

DNA methylation is a conserved epigenetic modification that is important for gene regulation and genome stability. In recent years, genome wide bisulfite converted DNA sequencing was widely used to study DNA methylation. Many statistical tools have been developed to detect differential DNA methylation between different biological conditions. However, the majority of these tools were developed and validated based on mammalian, and little attention was paid to plant methylation data. The methylation profiles of plant species are often highly distinct from those of mammalian species, so these tools are difficult to meet the needs of differential methylation analysis of plant. To solve this problem, we analyze the characteristics of plant DNA methylation and evaluated the performance of statistical methods for differential methylation analysis of plant. Finally, a comprehensive software package was established to detect differential methylation in different context between two samples with or without replicates. This project should facilitate systematic and robust analyses of DNA methylation from plant species, thus promoting our understanding of DNA methylation.

DNA甲基化是一种保守的表观遗传修饰，对基因表达调控和基因组稳定起重要作用。近年来，亚硫酸盐测序技术广泛用于DNA甲基化研究。许多统计工具被开发出来用于不同生物条件下差异甲基化分析。然而，大多数差异分析工具的开发和验证是基于哺乳动物，植物甲基化测序数据的分析很少受到重视。植物基因组的甲基化模式与哺乳动物有很大的差别，现有工具很难满足植物差异甲基化分析的需求。本项目首先以植物基因组甲基化谱为基础，分析植物DNA甲基化的特征。其次，评估现有方法处理植物基因组差异甲基化分析的性能。最后，建立能够在无重复样本和有重复样本条件下C、CG、CHG和CHH差异甲基化分析综合软件包。本项目将促进植物基因组差异甲基化分析的系统性和鲁棒性，从而促进我们对甲基化的理解。

DNA甲基化是一种保守的表观遗传修饰，对基因表达调控和基因组稳定性起重要作用。近年来，亚硫酸盐测序技术广泛用于DNA甲基化研究。许多统计工具被开发出来用于不同生物条件下差异甲基化分析。然而，大多数差异分析工具的开发和验证是基于哺乳动物，植物甲基化测序数据的分析很少受到重视。植物基因组的甲基化模式与哺乳动物有很大的差别，现有工具很难满足植物差异甲基化分析的需求。本项目以植物基因组甲基化谱为基础，建立了甲基化数据分析的流程，数据质量的评估和差异甲基化分析方法，为植物基因组甲基化数据分析提供了参考。建立了针对链特异性的C位点甲基化水平的矫正方法，能够很好的去除没有转化的读长，提高甲基化数据的可靠性，为后续甲基化数据分析和挖掘提供了保障。基于methylkit方法建立了dmc调整的甲基化差异分析流程，不仅能够针对C、CG、CHG 和 CHH 差异分析，并能处理有/无重复样本的数据，调整后的DMR区具有很显著的特异性，更能反应差异的甲基化区域，反应样本的生物学意义，促进我们对甲基化的理解。