DNA甲基化是最常见的表观遗传修饰之一,在植物的生长发育、基因表达调控、基因组稳定性、逆境响应以及物种的适应性进化过程中发挥重要作用。DNA甲基化主要将S-腺苷甲硫氨酸的甲基转移到胞嘧啶的第5位碳原子上,形成5’-甲基胞嘧啶的过程,这个过程由一系列DNA甲基转移酶完成。在植物中,参与DNA甲基化修饰酶类主要包括DNA甲基转移酶类、去甲基化酶类、RNA介导的DNA甲基化（RNA-directed DNA Methylation,Rd DM）途径相关酶类三大类。它们之间互相协调,共同完成DNA甲基化修饰。虽然DNA甲基化是发现得最早也是进化得最古老的一种表观遗传修饰方式,但是对于DNA甲基化修饰酶类的研究多见于水稻和拟南芥等二倍体模式植物,对于在其他植物特别是多倍体作物中的进化特征以及生物学功能研究较少。黍（Panicum miliaceum L.）,是禾本科黍属一年生草本C4植物,具有抗逆性强,生长周期短和耐盐耐碱耐旱等特点,可在荒地和沙漠中生长,因此黍子也可作为一种发生自然灾害时的补救作物。且黍子为异源四倍体植物,许多功能基因随着基因组加倍而增加。黍子的基因组测序刚刚完成,但其基因功能注释尚不完整。为了研究黍子DNA甲基化类表观遗传修饰基因家族的进化特征和表达模式,本文首先利用生物信息学和比较基因组学方法对上述三大类基因家族进行了系统发育关系、保守结构域、顺式作用元件、以及不同组织器官的转录组数据分析和6种胁迫处理下的基因表达分析。获得以下结果:1.在黍子中共鉴定到81个DNA甲基化类表观遗传修饰相关基因,包括14个DNA甲基转移酶（Pm MTaes）基因、8个去甲基化酶（Pmd MTaes）基因,31个AGO基因、14个DCL基因、14个RDR基因。且黍子AGO、DCL和RDR基因的拷贝数较多。2.Pm MTaes和Pmd MTaes家族基因在部分同源染色体间（homologous chromosome）呈现对称分布,说明它们的拷贝数仅跟随染色体加倍而增加,但是Rd DM途径的关键基因还出现了串联的排布,说明它们还发生过单个基因的重复或部分染色体片段的重复。3.各类DNA甲基化类表观遗传修饰基因家族内部均具有与功能相关的保守结构域。Pm MTaes具有的保守基序为DNA-methylase结构域,Pmd MTaes具有的保守基序为RRM-DME结构域,AGO家族都带有PAZ结构域,DCL家族带有Ribonuclease＿3结构域,RDR家族带有Rd RP结构域。此外Pm DCL2a-A增加了NAM相关结构域,Pm RDR1C增加了MAP70结构域,推测其为新功能化的后果。4.顺式作用元件分析中发现,所有基因启动子区的顺式作用元件均分布到四大类生物学功能内——激素响应类、胁迫响应类、生长发育类、光响应类,暗示上述基因家族可能与上述生物学功能有关。5.通过分析8个生长发育时期的转录组发现,8周龄的样品中Pmd MTaes大量表达,说明在成熟期黍子通过大量去甲基化使得基因表达上调。Pm MTaes和去Pmd MTaes基因家族的部分同源基因之间表达模式基本一致,而Rd DM途径的关键基因则出现了部分同源基因间一个表达,另一个几乎不表达的现象。6.在不同非生物胁迫处理下,Pm CMT2A表达受到抑制,部分Pmd MTaes表达量上调,说明植物需要大量基因去甲基化以应对胁迫。黍子AGO、DCL和RDR家族部分成员表达上调,说明Rd DM途径可能参与黍子的胁迫应答。7.在三种激素处理下,大部分Pm MTaes和Pmd MTaes基因表达下调,说明此时植物体内的甲基化水平动态变化减弱。AGO家族表达量下调,DCL和RDR家族表达量变化明显,这说明Rd DM途径衍生的RNAi途径主要响应激素信号。8.在愈伤组织中,Pm MTaes和Pmd MTaes基因表现出明显的同源基因之间的表达差异,即A/B基因间一个表达上调而另一个下调。