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14
2023
-
04
我國建成世界首個水稻基因索引數據庫
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記者11日從華中農業大學獲悉，該校作物遺傳改良全國重點實驗室、湖北洪山實驗室日前發表最新研究成果，宣告建成世界上首個水稻基因索引數據庫。
此前，該校張建偉教授課題組聯合阿卜杜拉國王科技大學、中國農業大學、國際水稻研究所、冷泉港實驗室以及亞利桑那大學、蒙彼利埃大學、圣安娜高等研究院等國內外高校與科研機構在《自然·通訊》與《分子植物》連續發表兩篇研究論文。
上述兩項研究工作以代表亞洲稻群體結構的高質量基因組為對象，構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據庫。
華中農業大學供圖
張建偉介紹，亞洲栽培稻是世界一半人口的主食。預計2060年至2070年世界人口數量將增加到約100億，科研人員迫切需要培育產量高、營養豐富、綠色環保和氣候適應性更強的新品種。
據記載，全球有約五百萬份水稻種質及其野生近緣種，這些資源的基因組變異中（單核苷酸多態性、插入缺失、倒位和易位等）蘊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研究具有重要意義。
張建偉課題組致力構建大量水稻鉑金標準高質量參考基因組，在泛基因組水平挖掘大型結構變異在群體演化中的作用，搭建高效實用的泛基因組平臺，以期為篩選水稻高產優質性狀和精準育種奠定基礎。
演化史比較研究發現，基因組倒位發生頻率可高達每百萬年700次，遠高于之前研究結果。此外，該研究還發現大量基因組倒位參與了調控水稻基因表達和遺傳重組率等多項生命功能。
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基因組信息，進行綜合比較分析建立首個基于同源基因簇的泛基因組數據庫——水稻基因索引數據庫。這個數據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基因以及基因同源關系進行查詢、分析和可視化，為全球水稻研究學者提供免費在線檢索和分析服務。
該平臺為每個水稻基因建立一張“綜合圖文信息卡片”，實現不同功能和常用數據庫之間的快速鏈接，記錄包括OGI、基因通用名、序列、功能、表達等基本信息，并以可交互示意圖展示該基因轉錄本結構、可變剪接事件、同源關系網絡圖和系統發育樹等。
此外，研究人員可以通過關鍵詞、序列、同源關系等三種方式在數據庫中進行搜索，并在微觀和宏觀尺度對種質間基因組共線性進行分析和可視化。
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