本网讯 猕猴桃是一种具有重要经济价值的新兴藤本果树,其果实维生素C含量极高,被誉为“水果之王”。我国是猕猴桃的起源地和分布中心,也是猕猴桃栽培面积和产量的第一大国。随着DNA测序技术的快速发展,猕猴桃基因组在数量和质量上都得到了显著提升,为其品质改良和遗传育种奠定了坚实基础。如果说基因组是描绘生命密码的原始地图,那么数据库就是集精准定位、路径规划、动态更新与多维分析于一体的科研GPS。
近日,安徽农业大学园艺学院猕猴桃团队在植物学领域国际著名期刊Plant Communications(《植物通讯》)上发表了题为“KPGD: A kiwifruit pangenome database for comprehensive mining of genetic diversity in the genus Actinidia”的研究成果。这是研究团队继2015年发表第一个基因组数据库KIR(Yue et al. 2015,Database)和2020年发表第二个基因组数据库KGD(Yue et al. 2020,Horticulture Research)之后,自主开发并发表的第三个猕猴桃基因组数据库KPGD(网址:https://kiwifruitgenome.atcgn.com/),也是首个猕猴桃属跨物种泛基因组和比较基因组数据平台,标志着“数字猕猴桃”的创建工作迈入新阶段。

目前,KPGD总共搜集了猕猴桃属12个不同物种的33个基因组和55个单倍型组装,其中包括26个雌株基因组和7个雄株基因组(注:猕猴桃是XY型性别决定系统)。基于高质量的基因组组装,研究团队通过比较基因组分析鉴定了1,230,638,470个SNPs(单核苷酸多态性)、628,728,432个InDels(小片段插入/缺失)和14,906,206个SVs(大片段结构变异),并构建了85,940个非冗余的泛基因组全基因集。同时,KPGD还整合了1,071个转录组和数十个重测序、蛋白质组、代谢组、表观遗传等组学数据,是猕猴桃研究的核心数字资源库。
为了方便用户检索、浏览、分析与利用KPGD中所收录的各种组学数据,研究团队集成和开发了基因名称/序列/功能搜索、数据可视化和在线分析工具等模块,如JBrowse(基因组浏览器)、ID converter(不同版本的ID转换)、Sequence fetching(基因组序列抓取)、GO/KEGG enrichment analysis(GO和KEGG 功能富集分析)、SV detection(结构变异检测)和CRISPR design(CRISPR设计)等。最后,研究团队以猕猴桃果肉颜色分化形成的遗传基础为例,展现了KPGD在重要农艺性状相关遗传变异位点挖掘中的实际应用与重要价值。

作为最新的猕猴桃基因组数据库和分析平台,KPGD将得到持续更新,为猕猴桃领域的科研人员提供丰富的生物信息资源和分析工具,推动泛基因组在功能基因组、基因组选择和分子设计育种等方面的研究应用。未来,研究团队将继续整合新的组学数据和常用工具,不断充实和优化KPGD的数据资源和用户体验,共同促进猕猴桃研究与产业的发展。
安徽农业大学园艺学院硕士研究生李冰洁、李兴住、王映荷和刘鑫为论文的共同第一作者,岳俊阳副教授、郑轶教授和刘永胜教授为论文的共同通讯作者。康奈尔大学Boyce Thompson Institute费章君教授和华中农业大学信息学院杨庆勇教授对论文提供了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金(U23A20204和32472680)、安徽省自然科学基金(2308085MC69)和安徽省教育厅高校自然科学基金(2024AH050452)等项目的资助。(图文/岳俊阳 编辑/何仁婷 预审/殷学仁 审核/赵冠艳)