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梁承志研究組開發水稻分子育種整合組學知識庫

  20191018日,中國科學院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室梁承志研究组开发的分子育种整合组学知识库水稻子库在线发表于学术期刊Nucleic Acids Researchhttps://doi.org/10.1093/nar/gkz921)。文章題目爲:“MBKbase for rice: an integrated omics knowledgebase for molecular breeding in rice”。 

 

  種質資源是作物遺傳改良的基礎。近年來高通量測序技術的發展已爲解析作物種質材料的遺傳變異和基因功能提供了大量的組學數據。單分子測序技術的發展也幫助構建了重要作物的多個參考基因組,爲高質量泛基因組的構建提供了基礎。整合這些組學數據將大大有利于對其的重複利用和深度挖掘。預期隨著高通量表型采集技術的發展,育種大數據體量將不斷增加,數據的整合和分析將越來越困難,因而建立一個通用的育種組學大數據整合分析平台對作物基因功能研究人員和育種工作者都至關重要。 

 

  梁承志團隊多年來在高質量基因組組裝和注釋的基礎上,致力于構建一個整合的作物組學知識庫。該知識庫旨在揭示種質材料的基因型以及跟表型信息在群體中的關聯,設計了各類育種相關的組學數據的存儲規範,適用于整合多物種種質信息、多參考基因組和泛基因組,尤其是海量的群體基因組重測序數據的存儲和展示。目前該知識庫的水稻子庫展示了兩個參考基因組和基因信息(另一個參考基因組數據也將很快公開)及近7000余份全球水稻重測序數據,大量水稻種質資源信息數據,400多萬條表型記錄值,1.3萬個已知基因的功能注釋等。在這些重測序的水稻種質資源遺傳信息中,蘊含著大量的可用于改造水稻品質、增加抗性、提高産量的優良等位基因。通過在線用戶自定義基因分型與表型數據的關聯展示,首次實現了在線基因型到表型大數據的可視化實時展示。該知識庫在基因型水平上進行多功能軟件開發,實現了基于基因型的種質篩選、個體比較、變異分析、基因型在線注釋等複雜功能。此外,該知識庫具備數據的動態擴展功能,適于收集和導入新的作物群體重測序數據,並能夠與原有數據集進行整合分析。水稻子庫的建立也爲其他作物比如大豆、小麥和玉米奠定了一個良好的基礎。 

 

  论文第一作者为梁承志研究组博士生彭骅,梁承志研究员为通讯作者。数据库开发得到了基因组分析平台的大力支持和帮助。数据库设备也得到了植物基因组学国家重点实验室的支持。该研究得到了中國科學院战略性先导科技专项(A)“分子模塊設計育種創新體系”等項目的資助。