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竹類植物是竹亞科(Bambusoideae)植物的總稱，與水稻、小麥、大麥和燕麥同屬于禾本科BOP分支，具有重要的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和文化價值。2013年以來，毛竹和蕓香竹的基因組草圖，以及麻竹參考基因組相繼完成。近日，中國科學(xué)院昆明植物研究所李德銖研究團(tuán)隊(duì)在 Nature Genetics 的論文發(fā)布了11個代表各主要分支和倍性的竹類植物參考基因組(Ma et al., 2024)。至此發(fā)布的竹類植物基因組已有18個，其中6個為草圖，12個為染色體水平的高質(zhì)量參考基因組(2個草本竹類和10個木本竹類)(圖1)。為更好地服務(wù)竹類植物的系統(tǒng)進(jìn)化和功能研究，有效歸納和整理這些海量組學(xué)和分類學(xué)數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一個非常迫切的需求。

圖1 已發(fā)表的竹類植物基因組信息。其中，HB為草本竹類，NWG為新熱帶木本竹類，PWB為舊熱帶木本竹類，TWB為溫帶木本竹類。2x,4x,6x為各分支的染色體倍性。H、A、B、C、D分別代表草本竹類和木本竹類的4個祖先亞基因組。

近日，Molecular Plant 在線發(fā)表了李德銖研究團(tuán)隊(duì)題為 BambooBase: A comprehensive database of bamboo omics and systematics 的論文。該文公布的竹類組學(xué)和分類學(xué)信息平臺(BambooBase，https://bamboo.genobank.org/)(圖2)，收錄了竹類植物18個基因組、476個轉(zhuǎn)錄組和16個表觀基因組的數(shù)據(jù)，以及135個屬的分類學(xué)信息(圖3A)。研究團(tuán)隊(duì)基于序列相似性和基因共線性信息，構(gòu)建了竹亞科物種基因組/亞基因組間的同源基因數(shù)據(jù)集(圖3B)。平臺提供了豐富的生物信息學(xué)工具，方便用戶對不同竹類植物基因以及基因同源關(guān)系進(jìn)行查詢、分析和可視化(圖3C)。用戶可以在Help欄目查閱平臺使用手冊。BambooBase用戶界面友好，是一個集成竹類多組學(xué)和分類學(xué)資源的信息平臺，可為全球從事竹類相關(guān)研究的人員提供一站式數(shù)據(jù)支持。

圖2 BambooBase主頁

竹類植物經(jīng)歷過多次異源多倍化事件，各主要分支間具有復(fù)雜的網(wǎng)狀演化關(guān)系(Ma et al., 2024)，同源基因的鑒定比較困難。該平臺選擇水稻作為外類群，以亞基因組為單位，通過整合序列相似性和基因共線性信息，將13個基因組27個亞基因組的基因聚類劃分到166,307個共線直系同源基因簇(Syntelog Groups，SGs)。與僅使用序列相似性信息聚類方法獲得的基因簇相比，SGs在區(qū)分直系同源基因和旁系同源基因方面表現(xiàn)更優(yōu)。此外，同嚴(yán)格要求基因拷貝數(shù)符合染色體倍性的“完美拷貝”(perfect-copy)方法(Guo et al., 2019)相比，SGs提供了更靈活和更全面的直系同源基因數(shù)據(jù)集。平臺用戶可以從目標(biāo)基因出發(fā)，查詢其所在同源基因簇的所有基因列表和基因樹(圖3E)。

圖3 BambooBase平臺主要模塊和功能

BambooBase為每個基因建立一張“卡片”(圖3F)，記錄包括基因注釋、各類組織和不同發(fā)育階段表達(dá)量等基本信息，而且可以從該卡片鏈接到基因組可視化(圖3I)和同源基因(圖3E)等模塊以及相關(guān)外部數(shù)據(jù)庫。另外，平臺提供了豐富的查詢、分析和可視化工具，如微觀和宏觀尺度(亞)基因組共線性(圖3G，H)、序列搜索比對(圖3J)、引物設(shè)計(jì)、同一竹種(如毛竹)不同拼接組裝版本的基因ID轉(zhuǎn)換(圖3K)、功能基因富集(圖3L)和共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析等。

除了多組學(xué)數(shù)據(jù)外，竹類系統(tǒng)發(fā)育工作組(BPG II)版面集中介紹了竹亞科已知全部3個族135屬的主要分類學(xué)信息(圖3D)，包括每個屬發(fā)表時的原始文獻(xiàn)、異名、模式種、形態(tài)學(xué)描述和地理分布等。此外，還提供了一些主要屬的相關(guān)研究文獻(xiàn)、標(biāo)本及活體照片和所含物種等信息。

中國科學(xué)院昆明植物研究所劉云龍副研究員、博士生高舒揚(yáng)、金桂花副研究員、周夢媛博士、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)高琪娟博士為論文第一作者，昆明植物研究所劉云龍副研究員、馬朋飛研究員和李德銖研究員為論文共同通訊作者，安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)夏恩華教授參與該數(shù)據(jù)庫的構(gòu)建工作。本研究依托國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施中國西南野生生物種質(zhì)資源庫完成，得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(No. XDB31000000)、云南省科技廳科技計(jì)劃項(xiàng)目(No.202101AT070175)、國家自然科學(xué)基金國際合作項(xiàng)目(No.32120103003)和云南省生物資源數(shù)字化開發(fā)應(yīng)用(202002AA100007)等項(xiàng)目的支持。