浙江大学开发大麦综合多组学数据库BarleyOmics

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关键词：

来源：

Molecular Plant

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//agri.nais.net.cn/topic/downloadFile/ec98f8c1-acb2-4365-b321-ae2ad37aa26b

来源地址：

https://doi.org/10.1016/j.molp.2025.07.002

资源所属：

农业生物技术专题

类型：

学术文献

语种：

英语

原文发布日期：

2025-07-05

摘要：

2025年7月5日，浙江大学作物科学研究所张国平教授团队联合深圳华大生命科学研究院在Molecular Plant发表了题为“BarleyOmics: A comprehensive multi-omics database of barley”的研究论文。大麦（Hordeum vulgare L.）作为全球第四大禾谷类作物，其产量与品质提升关乎粮食安全与啤酒产业发展。近年来，随着高通量测序技术的飞速发展，大麦基因组学研究进入了“大数据”时代，海量的基因组、变异组、转录组、表型组等数据不断涌现。搭建生物学数据库能够帮助研究者快速、高效地从海量数据中挖掘出有价值的信息，并应用于功能基因研究和分子育种实践。现有的大麦数据库收录的数据有限，且缺乏对多组学的深度整合与交互分析能力，即缺少一个大麦综合性数据库。为了填补这一空白，开发了BarleyOmics (https://www.barleyomics.cn/home）。BarleyOmics的核心价值在于其对多来源、多组学数据的深度整合与高效利用。平台汇集了来自公共数据库以及我们自有研究项目的大麦多组学数据，经统一标准化处理和严格质量控制后，构建了“基因组”“变异组”“转录组”“表型组”四大数据模块，并藉此深度集成了一系列实用在线工具，构建了“工具”模块，旨在为研究者提供强大的分析支持，为数据的深度挖掘赋能。基因组模块涵盖了最新的大麦泛基因组资源，包含76个代表性品种的高质量基因组数据，支持序列检索、功能注释（如GO、KEGG、PFAM、转录因子预测等），并可通过交互式JBrowse浏览器进行基因组结构与变异的可视化分析，为大麦基因组研究提供全面的数据支持。变异组模块整合了22,417份材料中的9,958万个高质量SNP数据，为群体遗传结构分析和基因型-表型关联分析奠定基础。此外，该模块还提供了多种在线分析工具，如连锁不平衡（LD）热图、系统发育树构建、基因单倍型分析等，便于研究人员进行深入的群体遗传研究。转录组模块提供了首个大麦穗分化过程的时空转录组图谱，覆盖5个关键发育阶段，揭示了包含13,593个细胞的18种细胞类型中基因表达的动态变化，为解析大麦穗发育的调控机制提供了重要参考。该模块还整合了20个大麦品种在5个关键组织中的泛转录组表达数据，以及46个基于Morex V3基因组的基因表达谱，为大麦基因表达调控研究提供了多维度的数据支持。表型组模块收录了38个重要农艺性状（如株高、穗长、千粒重等）的详细数据及表型图片，为基因型-表型关联分析提供了数据基础。平台配套提供了丰富的应用工具，包括基因信息查询、GO/KEGG功能富集分析、BLAST序列比对、引物设计、基因组可视化等，满足研究人员在基因组学、转录组学和表型组学研究中的多样化需求。在线分析功能方面，基于丰富的多组学数据资源，BarleyOmics平台提供了多种在线分析工具，包括全基因组关联分析（GWAS）和基因组选择（GS）分析等特色功能。其中，GS工具模块基于305个大麦品种的基因型数据与35个性状表现，构建了175个训练模型，能够实现对目标性状的精准预测，为分子育种提供数据支持和决策依据。以重要农艺性状-千粒重（TKW）为研究对象，通过该平台GWAS功能定位到2H染色体上两个TKW相关QTL（qTKW_2H_1、qTKW_2H_2）。在qTKW_2H_1区间鉴定到一个已报道与大麦穗分化相关的基因HvVRS1。在qTKW_2H_2中鉴定到一个水稻OsGRF4同源基因HvGRF4。单倍型分析显示，在305 份大麦材料中， HvVRS1 有 3 种单倍型（其中 Hap_GT 与最高粒重相关），HvGRF4 有 3 种单倍型（其中 Hap_CA 与最低粒重相关），且栽培品种中 HvVRS1 的 Hap_GT 比例上升，HvGRF4 的 Hap_CA 比例下降，表明两者在驯化育种中受到强烈选择。进一步利用 GS模块提供的基因型 - 表型数据，并基于已发表数据集中的 HOR_4606 基因型，进行了千粒重表型预测（采用 BayesCpi 模型），结果显示预测值与观测到的表型范围非常接近。另外，BarleyOmics的“Help”模块以及文章附件提供了使用说明以帮助用户使用该平台。未来，BarleyOmics将不断纳入最新的研究成果，为大麦功能基因组研究和分子育种持续提供前沿支撑。