基于杂种优势潜在相关基因数据库的基因调控网络的构建与比较分析

基于超级杂交稻LYP9亲本-父本（93-11）和母本（PA64s）-的全基因组序列，及用SAGE、EST测序、Microarray等技术界定的该杂交稻组合的全方位基因表达谱，我们鉴定了4千多个在子代与亲本间显著差异表达的基因。随着杂种优势研究的开展，在水稻以及其他作物中，越来越多的相关基因被发现。本项目拟通过整合用EST、SAGE、Microarray和Proteomics等技术检测到的杂交优势相关的基因，构建作物杂种优势潜在相关基因数据库，实现数据存储、查询、下载及分析工具模块的开发与可视化；并在本数据库的基础上，通过对芯片7个不同生长发育时期样本数据的基因共表达分析，结合已知物种基因间相互作用组的数据，构建水稻基因调控网络，进而构建杂种优势相关的调控网络，最终通过调控网络模块信息间的比较分析选取与杂种优势密切相关的基因进行功能研究，为揭示作物杂种优势的分子机理奠定基础。

继2003年水稻基因组测序计划完成后，科研人员开展了多项基于EST和芯片等转录组技术的杂种优势分子机理的研究。但是由于研究材料水稻品系和组织样品的多样性，使得很多观察结果较为片面，数据也很分散，急需借助生物信息学的手段，进行数据资源的整合和系统生物学的研究。本研究计划旨在通过数据资源的整合，构建在线的水稻杂种优势专业数据库，并在此基础上构建杂种优势相关的调控网络。在本项目的资助下，依据申请项目的研究计划，（1）我们如期完成了在线水稻杂种优势的数据库HRGD（http://hrgd.big.ac.cn）的构建和维护，用户可以免费浏览并下载相关的数据图表，截止目前统计约有27644个独立IP用户访问浏览，目前HRGD也是现有唯一的一个专门收集与储存杂种优势相关基因的数据库，为水稻和其他作物杂种优势研究提供了数据资源；（2）根据构建杂种优势相关的基因表达调控网络对数据的需求，我们与遗传所等其他科研单位开展了超级杂交水稻LYP9组合花序转录组的合作研究，采用二代测序技术，完成了4个连续发育时期的21个样本的RNA-seq深度测序工作，目前已经完成数据分析工作，基于此数据，我们也探索了水稻生殖优势的基因调控网络的构建，相关成果与论文在撰写中；（3）开发了基于二代测序技术的转录组数据在线分析工具wapRNA （http://waprna.big.ac.cn/ ），目前此研究成果已经发表在生物信息学杂志，文章链接如下 .http://bioinformatics.oxfordjournals.org/content/early/2011/09/06/bioinformatics.btr504.abstract。 .该工具提供了基于SOLiD和SOLEXA两种测序平台的转录组数据和小RNA数据的在线分析流程，实现了完整的从原始数据处理到后继功能一体化分析及结果下载的功能，同时还提供了可供用户下载进行本地安装的可执行程序包。从目前用户使用情况的统计看，有38129个独立IP访问并有任务请求。总之，在本课题的资助下，我们按照课题设计思路开展了相关科研工作，并取得了有代表性的科研成果，目前已发表4篇学术论文，申请软件著作权1项；开展了2个水稻杂种优势相关的国内科研合作项目，参加国际国内学术会议6次.