我國建成世界首個水稻基因索引數(shù)據(jù)庫

記者11日從華中農(nóng)業(yè)大學(xué)獲悉，該校作物遺傳改良全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、湖北洪山實(shí)驗(yàn)室日前發(fā)表最新研究成果，宣告建成世界上首個水稻基因索引數(shù)據(jù)庫。

此前，該校張建偉教授課題組聯(lián)合阿卜杜拉國王科技大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)、國際水稻研究所、冷泉港實(shí)驗(yàn)室以及亞利桑那大學(xué)、蒙彼利埃大學(xué)、圣安娜高等研究院等國內(nèi)外高校與科研機(jī)構(gòu)在《自然·通訊》與《分子植物》連續(xù)發(fā)表兩篇研究論文。

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上述兩項(xiàng)研究工作以代表亞洲稻群體結(jié)構(gòu)的高質(zhì)量基因組為對象，構(gòu)建并全面分析基因組倒位圖譜，建成首個基于同源基因簇的水稻泛基因組綜合數(shù)據(jù)庫。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)供圖

張建偉介紹，亞洲栽培稻是世界一半人口的主食。預(yù)計(jì)2060年至2070年世界人口數(shù)量將增加到約100億，科研人員迫切需要培育產(chǎn)量高、營養(yǎng)豐富、綠色環(huán)保和氣候適應(yīng)性更強(qiáng)的新品種。

據(jù)記載，全球有約五百萬份水稻種質(zhì)及其野生近緣種，這些資源的基因組變異中(單核苷酸多態(tài)性、插入缺失、倒位和易位等)蘊(yùn)藏著品種改良的重要信息，對其開展基于泛基因組的多組學(xué)研究具有重要意義。

張建偉課題組致力構(gòu)建大量水稻鉑金標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量參考基因組，在泛基因組水平挖掘大型結(jié)構(gòu)變異在群體演化中的作用，搭建高效實(shí)用的泛基因組平臺，以期為篩選水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)性狀和精準(zhǔn)育種奠定基礎(chǔ)。

演化史比較研究發(fā)現(xiàn)，基因組倒位發(fā)生頻率可高達(dá)每百萬年700次，遠(yuǎn)高于之前研究結(jié)果。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)大量基因組倒位參與了調(diào)控水稻基因表達(dá)和遺傳重組率等多項(xiàng)生命功能。

同期，該課題組在《分子植物》介紹了通過整合代表性亞洲栽培稻種質(zhì)基因組信息，進(jìn)行綜合比較分析建立首個基于同源基因簇的泛基因組數(shù)據(jù)庫——水稻基因索引數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫為用戶提供豐富的模塊和工具，方便研究人員對不同種質(zhì)基因以及基因同源關(guān)系進(jìn)行查詢、分析和可視化，為全球水稻研究學(xué)者提供免費(fèi)在線檢索和分析服務(wù)。

該平臺為每個水稻基因建立一張“綜合圖文信息卡片”，實(shí)現(xiàn)不同功能和常用數(shù)據(jù)庫之間的快速鏈接，記錄包括OGI、基因通用名、序列、功能、表達(dá)等基本信息，并以可交互示意圖展示該基因轉(zhuǎn)錄本結(jié)構(gòu)、可變剪接事件、同源關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖和系統(tǒng)發(fā)育樹等。

此外，研究人員可以通過關(guān)鍵詞、序列、同源關(guān)系等三種方式在數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行搜索，并在微觀和宏觀尺度對種質(zhì)間基因組共線性進(jìn)行分析和可視化。

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