近日，华中农业大学信息学院、园艺林学学院、湖南农业大学以及湖南省农科院作物研究所等多单位在Plant Communications 发表论文BjuIR: a multi-omics database with various tools for accelerating functional genomics research in Brassica juncea。该研究通过搜集和整合芥菜基因组、转录组、变异组、表型组和代谢组等5个组学的数据，构建了首个芥菜多组学数据库BjuIR，为芥菜功能基因组学研究和遗传育种提供了宝贵的数据资源和分析平台。
芥菜（Brassica juncea，2n=36，AABB）是十字花科芸薹属重要作物之一，由白菜（Brassica rapa，2n=20，AA）和黑芥（Brassica nigra，2n=16，BB）自然杂交后再经全基因组加倍形成的异源多倍体。芥菜是世界上重要的蔬菜作物、油料作物和调料作物，具有广泛的用途，如大头菜、榨菜、儿菜、雪里蕻、宽柄芥等多种蔬菜、用于榨油的芥菜型油菜和用于制作辣味调料芥末的原材料都是芥菜。近年来，芥菜基础研究积累了大量多组学数据，然而这些数据对芥菜育种的加速和赋能作用未能充分发挥，整合和挖掘这些数据可以为研究者提供更广泛、更多维度的信息来加速育种进程，为解决传统遗传育种方法中存在的问题、加速实现精准育种提供了新的途径。水稻、玉米、棉花、大豆、油菜等作物的多组学数据库整合了不同来源和不同平台的生物大数据，为用户提供了高效的数据检索、挖掘和获取工具，促进了重要性状的候选基因挖掘和功能基因组学研究，也为高效整合芥菜多组学数据提供了新的思路。因此，芥菜领域迫切需要一个综合性的多组学数据整合与分析平台，以加速芥菜功能基因组学研究、推动芥菜分子育种。
基于上述研究目标，研究者充分利用前期搭建植物多组学数据库的经验和优势，搜集并整合了大规模的芥菜多组学数据，搭建了首个芥菜多组学数据库BjuIR（图1）。
该研究搜集并整合了40个芥菜及其近缘物种的基因组、1,614个芥菜样本的重测序数据及从中鉴定到的8,869,856个SNPs/InDels、941个芥菜组织样本的转录组数据、16种表型、412个代谢物以及1,841篇芥菜研究领域的文献，用户可通过访问BjuIR的 “Genomics”、“Population”、“Variations”、“Transcriptomics”、“Phenomics”、“Metabolomics”、“Multi-omics”和“Literature” 等八个模块查询、获取和分析上述数据。如“Genomics”模块提供了基因组共线性和基因注释的查询；“Population”模块提供了详细的芥菜种质信息以及选择信号分析；“Variations”模块提供了变异注释信息的查询，以及“变异-表型”/“变异-基因表达”的关联分析；“Transcriptomics”模块功能包括群体及不同组织的基因表达谱、eFP可视化、共表达网络和差异表达分析等；“Multi-omics”模块通过全基因组关联分析、表达数量性状位点定位、孟德尔随机化和共定位分析等方法，对多组学数据进行了整合分析，提供快速查询“变异-基因表达-表型”之间的关联，进行快速高效的候选基因挖掘。
为方便用户进行个性化的功能基因组学分析，BjuIR整合了15个生物信息在线分析工具，包括GO/KEGG富集分析、种质遗传相似性评估、连锁不平衡分析、BLAST、引物设计、sgRNA设计等。最后，研究者以芥菜种子维生素E含量为例，通过使用BjuIR鉴定到与维生素E含量相关的新的候选基因和变异，为提高芥菜种子维生素E含量提供了有价值的参考，同时也展示了BjuIR在高效挖掘新候选基因和变异方面的潜力（图2）。
BjuIR是首个芥菜多组学数据库，它整合并系统分析了目前最为全面的芥菜多组学数据，为用户提供了丰富且友好的数据检索、挖掘和获取功能，显著地提高了芥菜功能基因组研究和候选基因挖掘的效率和便捷性，并助力芥菜遗传育种改良。
华中农业大学信息学院杨庆勇教授、信息学院已毕业博士生杨植全（现崖州湾国家实验室青年科学家）和华中农业大学园艺林学学院万正杰教授为论文通讯作者，华中农业大学信息学院博士研究生张林娜、硕士研究生肖锦源和博士研究生梁聪园为论文第一作者。湖南农业大学刘忠松教授和湖南省农科院作物研究所严明理教授对该研究提供了重要指导。该研究数据分析工作得到华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室生物信息计算平台支持和帮助。该项研究得到国家自然科学基金（32072573、31872096、32322061、32070559），国家重点研发计划（2022YFF1001400、2023YFD1200102-03），中央高校基本科研业务费（2662023XXPY001），湖北省洪山实验室（2021HSZD004）和海南崖州湾种子实验室生物信息学平台建设（JBGS-B21HJ0001）的资助。
BjuIR数据库链接：
https://yanglab.hzau.edu.cn/BjuIR/
原文链接：