浙江大学樊龙江团队搭建水稻相关物种基因组数据库，助力水稻分子设计育种！学术资讯

来源：BioArt植物

为了能够为水稻设计育种提供水稻基因组缺乏的抗性、产量等相关基因模块，浙江大学樊龙江教授团队近年来大规模挖掘了水稻相关野生近缘种（如杂草稻、菰、稻田稗草等）的基因组遗传资源，通过整合已有野生稻等物种基因组数据，目前搭建了“水稻相关物种基因组”数据库——RiceRelativesGD。该数据库提供了12个相关物种基因组及其相对于水稻基因组的特有基因集；温度、干旱、盐碱、除草剂等非生物和生物胁迫响应相关基因；C3/C4光合作用和高光效相关基因集等。目前该数据库已在Database在线发布。可以预见，该数据库将为绿色水稻设计育种和相关遗传研究提供重要支撑。

图1 RiceRelativesGD数据库主页
水稻是世界主要粮食作物之一，全球约30多亿人口以稻米为主食。随着社会的发展与进步，水稻的种植面临一系列新挑战，例如大量水、肥、药的需求对环境造成影响。现代作物育种遵循绿色可持续发展的理念，急需通过设计育种手段培育出耐旱抗病虫抗草的绿色品种，以减少化肥农药投入和水资源的消耗。目前水稻自身遗传资源已无法满足上述需求，这迫使科研人员不断探寻新的遗传来源。水稻野生近缘种没有经历驯化和改良过程，依旧保留有丰富的遗传资源。同时，水稻野生近缘种往往与水稻处在相同生境，由于长期适应环境变化、抵御生物和非生物胁迫，在其进化过程中形成并积累了丰富的遗传变异和有益基因资源。这些遗传资源是水稻设计育种急需的基因资源。
RiceRelativesGD数据库目前收录了全球杂草稻、野生稻、菰（茭白）、李氏禾以及稻田稗草等12个相关物种的基因组资源。樊龙江教授团队针对水稻野生近缘种特有基因和新的遗传变异进行了深入的挖掘。RiceRelativesGD目前版本（Release 2.0）提供了籼/粳稻基因组缺乏的相关物种特有基因9.7万个，温度、干旱、盐碱、除草剂等非生物胁迫以及生物胁迫响应基因9107个，C3/C4光合效率相关基因3074个。

图2 水稻相关物种相对于水稻基因组的特有基因数量
高光效是水稻高产的基础，提高水稻光合效率一直来是水稻育种家的努力方向。为此，美国比尔·盖茨基金会资助了国际水稻研究所（IRRI）为期30年的水稻C4育种计划，目标是彻底改造其C3光合途径，设计出一个水稻C4光合途径，提高水稻产量50%。稗草为C4植物，相比于水稻等C3植物具有光合效率高、需水少、竞争力强等优势。RiceRelativesGD数据库对稗草以及其它水稻相关物种（茭白）光合作用基因进行了鉴定，这些基因可以在C4水稻设计育种研究中加以利用。同时，数据库还整合了来自全球主要稻区的524份杂草稻材料基因组数据，其中获得杂草稻特有的重要SNP变异 3万余个。

图3 杂草稻特有遗传变异（SNP）
RiceRelativesGD数据库提供了基因组资源访问、下载、在线分析等功能。用户可以通过检索基因、功能描述关键词以及设定染色体区域进行响应的浏览。同时提供了杂草稻SNP数据注释和检索功能，后续还将补充杂草稻基因组结构变异等数据。此外，数据库以籼/粳稻基因组为参考进行了水稻相关物种的基因有无变异（PAV）检测，用户可以通过基因组浏览器进行可视化查看。在线工具部分，数据库提供了对上述物种的序列比对、系统发生树构建、基因ID、GO分类、Pfam功能域等检索等功能。
据悉，该数据库研发工作得到浙江省科技厅重点研发项目和浙江大学设计育种汇聚计划资助。
RiceRelativesGD 数据库网址：http://ibi.zju.edu.cn/ricerelativesgd/Database论文链接：https://doi.org/10.1093/database/baz110

来源：bioartplants BioArt植物

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