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3000株水稻基因組序列于世界饑餓日公開發布
點擊次數：476 發布時間：2014-5-29
由華大基因和生物醫學中心（Biomed Central）共同創辦的GigaScience是一個開放獲取且數據公開的大數據期刊。2014年5月28日，3000株水稻基因組測序文章在GigaScience正式發表，且整套水稻基因序列以可引用形式在該雜志的附屬開放獲取數據庫GigaDB中公開。該項目產生的數據是目前已公開水稻序列數據量的四倍。在“世界饑餓日”這天發布并公開這龐大的數據集，是為了體現該項目的zui主要目標之一，為改善尤其是zui窮困地區的糧食安全提供資源。該成果標志著3000株水稻基因組項目*階段的完成，主要由中國農業科學院（CAAS）、水稻研究所（IRRI）以及華大基因（BGI）合作開展，并獲得了比爾及梅琳達•蓋茨基金會和中國科技部的資金支持。
超過1/8的人口生活在極度饑餓和貧窮中，并且世界總人口仍在與日俱增（預計2050年將突破96億），這迫切需要我們去創造新資源來改善作物產量，減少農業活動對環境的影響，并且開發具備高產量、高營養價值、能夠在干旱，病蟲害，疾病或貧瘠土壤條件下生長的糧食作物。雖然2005年*個高質量水稻基因組序列圖譜的完成極大推動了水稻研究，然而在培育改良具有更好適應性的水稻品種等育種實踐方面卻成效甚微。
“3000株水稻基因組項目”所產出和公開的大量遺傳信息將zui終被應用到智能育種實踐中，為解決這些挑戰邁出了重要的一步。不同植株間存在自然變異，而了解這些不同性狀發生的遺傳機制，將有助于成功培育出可高度適應不同環境的雜交品種。
中國農業科學院項目負責人黎志康博士表示，3000株水稻基因組項目是目前正在為亞非地區貧困農民提供資源所進行努力的一部分，旨在造福生活在16個目標國家（8個非洲國家和8個亞洲國家）的2000多萬水稻農戶。“大部分亞洲人民以水稻為主食，并且非洲水稻消耗量逐年遞增。”黎博士指出，“無論是現在還是將來，隨著資源（水和土壤）銳減，糧食安全將是或已是這些國家所面臨的zui大挑戰。作為水稻遺傳學、育種和基因組學領域的一名科學家，助力解決這項問題無疑是我們的夢想。”
華大基因院長王俊博士補充道：“人口激增和愈演愈烈的環境危機已經讓糧食短缺和安全面臨巨大的挑戰。華大基因致力于通過基因組學技術實現快速、可控、的分子育種模式。這為農業育種開辟了一條新道路。通過與中國農業科學院（CAAS）、水稻研究所（IRRI）和蓋茨基金會的協作努力，我們已經向以大數據為基礎的農業研究和數字化育種邁出了重要一步。我們深信所作出的每一步努力都將使我們離造福人類這一*目標更近一步。”
水稻研究所總負責人 Robert Zeigler博士表示：“3000株水稻基因組數據的公開將極大地增進育種計劃的實力，以克服不久將來人類所面臨的關鍵性障礙。”對于這個項目，Robert Zeigler博士又補充道：“這將為水稻遺傳學補充大量的知識，使研究團體可以進行更詳細的分析，從而zui終使在zui艱難的環境條件下種植水稻的窮苦農民獲益。”
在GigaScience 附帶的評論中，王俊博士、Robert Zeigler博士以及中國農業科學院的李家洋博士提供了關于這個項目研究目標的進一步信息。
為了實現他們的目標，由三家研究所發起的合作不僅公開了13.4TB的數據資源，而且他們還收集了每株水稻的種子（存放于水稻研究所的水稻基因資源庫中）。儲存這些種子對充分利用這些遺傳信息已知的水稻品種來開發和驗證不同環境的雜交株是十分必要的。然而，實現這一目標的另一條件是這一信息可以使研究人員和育種專家直接將遺傳信息（基因型）和不同植株的性狀特征（表型）起來。這需要仔細評估和管理每株水稻的重要農業性狀特征，之后再在可用的基因組序列中與其相應的遺傳標記相關聯。
自農業發展以來，現代育種實踐延續至今，通常依據表觀性狀特征來指導候選植株雜交，并期望雜交后代能夠表現出結合和改良的預期性狀，如抗旱、抗病蟲、產量提高和營養價值增加。然而，當兩個植株進行雜交后，對應的遺傳組成常常使育種學家的期望落空，因為未知的基因相互作用會限制、修飾或改變所選擇的性狀特征的形成。因此，常常需要試驗、發現錯誤和多個連續的育種階段。
全面了解一個植物的遺傳組成可以使研究人員鑒定與特定性狀特征相關聯的遺傳標記，并且可以更好地了解不同的基因相互作用是如何影響植物的表型的。這些信息使育種專家在植株選育上更加明智，從而實現更加準確、快速的水稻品種培育，以適應經濟貧困和自然條件壓力下的不同農業環境。
這個過程需要投入大量的精力與人力。因此，這些向植物育種學家和科學家免費公開的數據，將極大地推動水稻的基因型/表型之間關聯的研究，同時對加深植物生物學的理解提供了豐富的資源。
發表在 GigaScience雜志上的內容還包括儲存于 GigaDB數據庫中的相關數據。GigaDB數據庫中的每個數據集都有一個數字對象標識符（DOI)，可用于引用，檢索和在標準的科學文獻中追蹤數據，它為研究人員提供了一個強有力的動機去更加快速地發布大量、密集型的數據集供科研團體使用。除了將數據公開于GigaDB數據庫中之外，為了使科研人員zui大程度的獲取這些數據，3000株水稻基因組數據也同時提交到SRA數據庫（PRJEB6180）。