近日，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院楊慶勇教授課題組在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊Molecular Plant上發(fā)表題為“BnIR: a multi-omics database with various tools for Brassica napus research and breeding”的研究成果。該研究搜集并整合了甘藍(lán)型油菜基因組、轉(zhuǎn)錄組、變異組、表觀遺傳、表型組和代謝組等6種組學(xué)數(shù)據(jù)，并構(gòu)建出首個(gè)綜合性的油菜多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)—BnIR，為油菜遺傳育種研究提供了重要的數(shù)據(jù)資源和分析平臺(tái)。

 

　　油菜作為世界上最重要的油料作物之一，是人類食用植物油和飼用蛋白的主要來(lái)源。近年來(lái)，越來(lái)越多的高通量組學(xué)技術(shù)被應(yīng)用于油菜研究，油菜多組學(xué)數(shù)據(jù)大量積累。首先，油菜多組學(xué)數(shù)據(jù)規(guī)模的激增，對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索和分析提出了更高的需求。其次，不同來(lái)源、不同組學(xué)、不同平臺(tái)產(chǎn)生的生物大數(shù)據(jù)具有顯著的異質(zhì)性，目前尚缺乏相對(duì)高效的整合和挖掘方法。因此，油菜領(lǐng)域迫切需要一個(gè)類似TAIR的、能夠支撐和服務(wù)油菜生物學(xué)研究的綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)。

 

　　為解決這些問(wèn)題，研究者利用生物信息團(tuán)隊(duì)在數(shù)據(jù)整合和深度分析的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)勢(shì)，以前期發(fā)布的BnPIR、BnTIR以及BnVIR數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，進(jìn)一步搜集了近年來(lái)新發(fā)布的多組學(xué)數(shù)據(jù)集，并進(jìn)行了統(tǒng)一過(guò)濾、處理和分析，最終構(gòu)建出目前最為系統(tǒng)和全面的油菜多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)-BnIR。在該研究中，研究者共搜集了29個(gè)甘藍(lán)型油菜以及近緣物種的基因組、2791個(gè)油菜組織樣本的轉(zhuǎn)錄組、2311個(gè)樣本的群體遺傳變異數(shù)據(jù)、118個(gè)表型、266個(gè)代謝物含量以及多種表觀基因組學(xué)數(shù)據(jù)（包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色質(zhì)可及性和染色質(zhì)交互強(qiáng)度等）組成的公共多組學(xué)數(shù)據(jù)。在BnIR數(shù)據(jù)庫(kù)中，研究者不僅整合并升級(jí)了BnPIR、BnTIR和BnVIR數(shù)據(jù)庫(kù)中的功能，而且基于不同組學(xué)數(shù)據(jù)的特征開(kāi)發(fā)出多個(gè)新功能，以方便用戶更加有針對(duì)性地進(jìn)行查詢和瀏覽。此外，基于群體多組學(xué)數(shù)據(jù)，研究者利用全基因組關(guān)聯(lián)分析、表達(dá)數(shù)量性狀位點(diǎn)定位、孟德?tīng)栯S機(jī)化和共定位分析等多種分析策略，對(duì)不同組學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)與整合。相關(guān)數(shù)據(jù)及結(jié)果已上傳至數(shù)據(jù)庫(kù)的多組學(xué)模塊，以方便用戶進(jìn)行快速檢索、分析和利用。此外，BnIR數(shù)據(jù)庫(kù)還集成了18種在線分析工具，包括序列比對(duì)（BLAST、MSA）、富集分析（GO、KEGG）、關(guān)聯(lián)分析（GWAS、TWAS、eQTL等）、共定位分析（COLOC）、孟德?tīng)栯S機(jī)化分析（SMR）、遺傳相似性分析、ePCR、引物設(shè)計(jì)等。最后研究者以種子硫苷含量和含油量為例，系統(tǒng)地闡述了BnIR在解析遺傳變異位點(diǎn)對(duì)基因表達(dá)和表型影響方面的應(yīng)用，展現(xiàn)了BnIR的在挖掘重要變異、探索變異作用機(jī)制方面的價(jià)值和潛力。

 

　　與其他現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)相比，BnIR是首個(gè)綜合性的油菜多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，其不僅容納了迄今為止最豐富的多種組學(xué)數(shù)據(jù)，還整合和開(kāi)發(fā)了多個(gè)組學(xué)數(shù)據(jù)搜索和分析工具，可以幫助研究者快速獲取并分析相關(guān)信息，為油菜研究者提供了“一站式”的數(shù)據(jù)檢索、獲取和挖掘服務(wù)。

 

　　華中農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院楊慶勇教授為論文通訊作者，信息學(xué)院已畢業(yè)博士生楊植全（現(xiàn)廣州大學(xué)博士后），碩士生王升博為論文并列第一作者。我校油菜團(tuán)隊(duì)周永明教授、郭亮教授對(duì)本項(xiàng)研究提供了指導(dǎo)。該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金（32070559）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2021YFF1000100）、中國(guó)博士后基金（2022M710875）和海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室生物信息學(xué)開(kāi)發(fā)平臺(tái)（JBGS-B21HJ0001）、湖北省洪山實(shí)驗(yàn)室（2021HSZD004）等項(xiàng)目的資助。

 

　　審核人：楊慶勇

 

　　BnIR數(shù)據(jù)庫(kù)鏈接：http://yanglab.hzau.edu.cn/BnIR

 

　　BnIR使用示例： http://yanglab.hzau.edu.cn/BnIR/tutorial

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2023.03.007