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农业基因组学

逐步壮大:一次一个物种,逐步建立植物DNA数据库

日本Kazusa DNA研究所领导了一项植物基因组收集工作,让所有人均可获取这些数据

逐步壮大:一次一个物种,逐步建立植物DNA数据库
2022年1月12日

在地球上,植物不能永生,但在互联网上,它们却可以永存。

这就是致力于收集植物基因组的在线数据库Plant GARDEN背后的愿景。植物遗传学家、日本 Kazusa DNA研究所 前沿研究与开发部实验室负责人Sachiko Isobe表示,类似数据库已经存在,但仅供研究人员使用。而Plant GARDEN的目标用户不仅包括科学家和业内人士,还包括对植物及其基因构成感兴趣的教育工作者和个人。

她说:“我相信,未来基因组信息的应用范围会扩展到更多领域。因此,我们开发了一个带用户界面的数据库,让初学者也能够轻松访问数据,同时存储供专家使用的、更深入的信息。”

Plant GARDEN项目之下的研究人员正在探索如何将植物基因组用于植物学领域内的各种应用。该数据库中收录了多种植物的基因组数据,是一种非常有价值的教育工具,同时也可以帮助用户理解生物多样性以及各种植物如何在植物群落中相互作用。

Isobe博士说:“虽然该数据库仍处于起步阶段,但我们希望将其打造成一种可用于学校教育的工具。例如,孩子们可以轻松地对他们感兴趣的核苷酸序列进行 BLAST分析。"

Kazusa DNA研究所始建于1994年,是全球第一家专门从事DNA研究的研究中心。该研究所是基因组研究领域的领导者,探索基因组在医疗、农业等众多领域的应用。 

由于全基因组测序的时间已经大幅缩短,因此,Kazusa的研究人员希望让更多人有机会使用他们从植物中收集的大量信息。Isobe和她的同事们在Kazusa对开花植物或被子植物进行研究和测序,这些植物的基因组大小不同,从100 Mb到150 Gb不等。植物通常包含两组以上的染色体,因此,这也给植物测序带来了挑战。

当Isobe和她的同事们听说Illumina DRAGEN™ Bio-IT 平台时,他们都非常希望能在研究所里使用该平台。DRAGEN所需的基因组测序时间仅为传统方法的1/40,但测序结果的准确性丝毫不逊于传统方法。Isobe表示:“由于分析速度加快,所以我们现在可以在Plant GARDEN中发布更多信息。”

Illumina为Isobe和她的同事们提供了一种新的解决方案,能够帮助他们克服在汇编植物基因组时遇到的诸多挑战。Isobe和她的同事们已经借助DRAGEN识别出了新的变体,并研究它们在多种植物中的表达和功能。

目前,Plant GARDEN中包含120多种植物的信息,其中包括杜鹃花、无花果树、白萝卜和韩国板栗。此外,该数据库还会收集同一植物的多个完整基因组,旨在捕获可能存在的突变多样性。

Isobe说:“获取不同生物的基因组序列非常重要,但是,数据管理平台的重要性也与日俱增。我们希望为植物基因组科学家和致力于解决世界粮食生产问题和环境问题的人们提供一个用户友好的平台,帮助他们调查和了解植物多样性。”

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