8月27日，Molecular Plant 在線發表了華中農業大學李國亮教授和李興旺教授團隊聯合發表的題為 RiceENCODE: a comprehensive epigenomic database as rice Encyclopedia of DNA Elements 的研究論文，報道了一個整合水稻多元表觀基因組數據的數據庫。
該數據庫基于團隊此前發表的水稻20個品系參考表觀基因組圖譜（https://www.nature.com/articles/s41467-020-16457-5 ）和水稻高分辨率三維基因組結構數據 （https://www.nature.com/articles/s41467-019-11535-9 ），收集了公開發表的水稻多品種多組織多維度的表觀基因組信息，展示了水稻不同類型的染色質調控元件，立體地呈現了水稻品種和組織間復雜的基因表達調控關系。這是參照人類的ENCODE計劃，推進水稻功能基因組研究的重要一步。
圖1. 水稻DNA調控元件數據庫RiceENCODE的框架結構
圖2. 水稻的染色質交互遠程網絡和瀏覽器截圖
該數據庫收集了包括ChIP-seq, ATAC-seq, MNase-seq, FAIRE-seq, BS-seq, RNA-seq, ncRNA-seq, Hi-C和ChIA-PET 等共計972套水稻高通量組學數據，通過標準化的數據處理流程，得到了多維度的高質量表觀和三維基因組數據（參見圖1）。
研究者構建了綜合的數據庫搜索頁面，用戶可在數據庫的基因組瀏覽器中查看不同品種、多種組織的表觀基因組數據。用戶可根據自己需求，選擇不同類型的表觀基因組數據，查詢目標區域或目標基因的表觀修飾信息。該數據庫還提供了大量結果數據信息，這些數據文件都可在下載頁面下載。用戶可根據自己的需要進行下游分析。
另外，該數據庫引入了水稻三維基因組數據。用戶不僅可以查詢目標區間參與的所有染色質遠程交互信息，還可查詢兩兩基因之間擁有的多層級交互基因網絡，為水稻多基因之間共轉錄、共調控提供參考（圖2）。
總之，該數據庫全面展示了多維度水稻表觀基因組數據，涵蓋了水稻不同品系不同組織間的表觀基因組動態變化模式，為水稻功能基因組研究領域提供了解析水稻表觀基因組和染色質遠程互作信息的重要研究平臺。
人類的疾病和動植物的表型性狀，都與該物種的基因正確表達密切相關。而基因的表達，不完全由基因的DNA序列決定，而是同時與DNA調控元件的調控息息相關。2003年提出并實施的人類ENCODE計劃（即DNA調控元件百科全書計劃）通過整合DNA、RNA和表觀修飾等多個層面的數據建立了多組學的人類基因組DNA調控元件數據庫，注釋了人類基因組中數以百萬計的DNA調控元件，增強了我們對人類功能基因組的理解。同時，ENCODE計劃的一系列技術和成果，為后續人類或模式生物基因調控的功能挖掘提供了極大幫助和支持。
水稻（Oryza sativa L.）是我國乃至世界重要的糧食作物，同時也是基礎研究的重要模式植物。水稻基因組DNA順式調控元件的注釋和鑒定，對理解水稻基因表達調控機理有重要意義。因此，一個整合了水稻多元表觀基因組數據的數據庫，將極大地方便研究人員查詢和分析水稻的表觀遺傳信息，促進水稻表觀和三維基因組研究。
課題組負責人介紹，基因的正確表達，相當于一個機器的正常運行，需要各個零件的正常工作。而水稻基因表達涉及多少零件，以前的知識是零散的。這數據庫相當于發布了水稻基因轉錄調控的“零件庫”，方便大家在研究中選取合適的零件，組成基因表達的機器，正確表達相關基因。打個形象的比方即相當于樂高中的零件，現在整理出來一個最完整的“零件庫”和相對完整的“零件列表”，大家可選擇自己想要的零件，組裝自己想要的機器。
李國亮教授和李興旺教授為通訊作者，博士生謝亮為文章第一作者。該研究得到國家重點研發計劃，國家自然科學基金和華中農業大學自主科技創新基金的支持。
Abstract:Rice （Oryza sativa L.） is one of the most important crops in the world and a common model plant for genomic research. In recent years, the application of Hi-C, ChIA-PET, and other chromosome conformation capture technologies in rice had made it more and more important to study the epigenomics and the spatial structure of rice genomes. Epigenomics and three-dimensional （3D） genomic structures are essential in research for development and breeding. However, it is still a big challenge for many groups that lack dedicated bioinformatic personnel or sufficient computational resources to utilize such epigenetic data. In this study, we combined the published three-dimensional interactive data ChIA-PET, Hi-C, transcriptome data （RNA-Seq） and the epigenomic datasets （ChIP-Seq, ATAC-Seq, MNase-Seq, FAIRE-Seq, WGBS） to construct a comprehensive epigenomic database as rice Encyclopedia of DNA Elements （RiceENCODE http://glab.hzau.edu.cn/RiceENCODE）。 This database contains 972 data sets, which is the largest one for rice epigenomics up to our best knowledge. We hope that such a comprehensive rice epigenome database could serve as an important platform for studying molecular breeding, subpopulation comparison, and differences of epigenetic regulation in rice.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205221003312
日期：2021-09-07
該數據庫基于團隊此前發表的水稻20個品系參考表觀基因組圖譜（https://www.nature.com/articles/s41467-020-16457-5 ）和水稻高分辨率三維基因組結構數據 （https://www.nature.com/articles/s41467-019-11535-9 ），收集了公開發表的水稻多品種多組織多維度的表觀基因組信息，展示了水稻不同類型的染色質調控元件，立體地呈現了水稻品種和組織間復雜的基因表達調控關系。這是參照人類的ENCODE計劃，推進水稻功能基因組研究的重要一步。
圖1. 水稻DNA調控元件數據庫RiceENCODE的框架結構
圖2. 水稻的染色質交互遠程網絡和瀏覽器截圖
該數據庫收集了包括ChIP-seq, ATAC-seq, MNase-seq, FAIRE-seq, BS-seq, RNA-seq, ncRNA-seq, Hi-C和ChIA-PET 等共計972套水稻高通量組學數據，通過標準化的數據處理流程，得到了多維度的高質量表觀和三維基因組數據（參見圖1）。
研究者構建了綜合的數據庫搜索頁面，用戶可在數據庫的基因組瀏覽器中查看不同品種、多種組織的表觀基因組數據。用戶可根據自己需求，選擇不同類型的表觀基因組數據，查詢目標區域或目標基因的表觀修飾信息。該數據庫還提供了大量結果數據信息，這些數據文件都可在下載頁面下載。用戶可根據自己的需要進行下游分析。
另外，該數據庫引入了水稻三維基因組數據。用戶不僅可以查詢目標區間參與的所有染色質遠程交互信息，還可查詢兩兩基因之間擁有的多層級交互基因網絡，為水稻多基因之間共轉錄、共調控提供參考（圖2）。
總之，該數據庫全面展示了多維度水稻表觀基因組數據，涵蓋了水稻不同品系不同組織間的表觀基因組動態變化模式，為水稻功能基因組研究領域提供了解析水稻表觀基因組和染色質遠程互作信息的重要研究平臺。
人類的疾病和動植物的表型性狀，都與該物種的基因正確表達密切相關。而基因的表達，不完全由基因的DNA序列決定，而是同時與DNA調控元件的調控息息相關。2003年提出并實施的人類ENCODE計劃（即DNA調控元件百科全書計劃）通過整合DNA、RNA和表觀修飾等多個層面的數據建立了多組學的人類基因組DNA調控元件數據庫，注釋了人類基因組中數以百萬計的DNA調控元件，增強了我們對人類功能基因組的理解。同時，ENCODE計劃的一系列技術和成果，為后續人類或模式生物基因調控的功能挖掘提供了極大幫助和支持。
水稻（Oryza sativa L.）是我國乃至世界重要的糧食作物，同時也是基礎研究的重要模式植物。水稻基因組DNA順式調控元件的注釋和鑒定，對理解水稻基因表達調控機理有重要意義。因此，一個整合了水稻多元表觀基因組數據的數據庫，將極大地方便研究人員查詢和分析水稻的表觀遺傳信息，促進水稻表觀和三維基因組研究。
課題組負責人介紹，基因的正確表達，相當于一個機器的正常運行，需要各個零件的正常工作。而水稻基因表達涉及多少零件，以前的知識是零散的。這數據庫相當于發布了水稻基因轉錄調控的“零件庫”，方便大家在研究中選取合適的零件，組成基因表達的機器，正確表達相關基因。打個形象的比方即相當于樂高中的零件，現在整理出來一個最完整的“零件庫”和相對完整的“零件列表”，大家可選擇自己想要的零件，組裝自己想要的機器。
李國亮教授和李興旺教授為通訊作者，博士生謝亮為文章第一作者。該研究得到國家重點研發計劃，國家自然科學基金和華中農業大學自主科技創新基金的支持。
Abstract:Rice （Oryza sativa L.） is one of the most important crops in the world and a common model plant for genomic research. In recent years, the application of Hi-C, ChIA-PET, and other chromosome conformation capture technologies in rice had made it more and more important to study the epigenomics and the spatial structure of rice genomes. Epigenomics and three-dimensional （3D） genomic structures are essential in research for development and breeding. However, it is still a big challenge for many groups that lack dedicated bioinformatic personnel or sufficient computational resources to utilize such epigenetic data. In this study, we combined the published three-dimensional interactive data ChIA-PET, Hi-C, transcriptome data （RNA-Seq） and the epigenomic datasets （ChIP-Seq, ATAC-Seq, MNase-Seq, FAIRE-Seq, WGBS） to construct a comprehensive epigenomic database as rice Encyclopedia of DNA Elements （RiceENCODE http://glab.hzau.edu.cn/RiceENCODE）。 This database contains 972 data sets, which is the largest one for rice epigenomics up to our best knowledge. We hope that such a comprehensive rice epigenome database could serve as an important platform for studying molecular breeding, subpopulation comparison, and differences of epigenetic regulation in rice.
原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1674205221003312
日期：2021-09-07
