2025年1月8日，河北大學(xué)杜會龍教授團(tuán)隊(duì)在國際權(quán)威期刊Molecular Plant（IF5Year=21.4，植物學(xué)3/265）上在線發(fā)表了題為A gap-free complete genome assembly of oat and OatOmics, a multi-omics database?的論文，公布了全球首個(gè)超過10 Gb的T2T（端粒到端粒）無間隙栽培六倍體燕麥的參考基因組，并整合基因組、群體變異組、轉(zhuǎn)錄組、表型組、重要農(nóng)藝性狀相關(guān)基因等信息建立了全球首個(gè)燕麥多組學(xué)綜合數(shù)據(jù)庫OatOmics，為燕麥功能基因組學(xué)等基礎(chǔ)研究和分子育種等應(yīng)用研究提供了全面的共享平臺。燕麥（Avena sativa?L.）是全球重要的優(yōu)質(zhì)飼草和糧食作物，因其營養(yǎng)價(jià)值與廣泛用途備受關(guān)注。在“大食物觀”背景下，燕麥在糧食安全與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中地位顯著提升。然而，燕麥基因組研究面臨重大挑戰(zhàn)，其基因組超大（>10 Gb）、高重復(fù)和異源多倍體等特性導(dǎo)致解析難度極高?；趥鹘y(tǒng)技術(shù)的組裝結(jié)果普遍存在斷裂與覆蓋不足的問題。同時(shí)，盡管燕麥種質(zhì)資源豐富，但群體水平的基因型、表型、多組學(xué)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)庫缺乏，極大地限制了燕麥功能基因組學(xué)研究和分子設(shè)計(jì)育種的推進(jìn)。特別是，關(guān)鍵農(nóng)藝性狀的功能基因研究基礎(chǔ)薄弱，使得高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病、耐逆等性狀的改良難以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。新一代基因組學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，為燕麥完整基因組解析和高質(zhì)量參考序列構(gòu)建提供了新希望，而結(jié)合多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合分析，有望系統(tǒng)地揭示燕麥關(guān)鍵功能基因及調(diào)控機(jī)制，加速分燕麥子輔助設(shè)計(jì)育種的實(shí)現(xiàn)。這不僅將推動燕麥在農(nóng)業(yè)體系中的廣泛應(yīng)用，也為應(yīng)對糧食安全和氣候變化挑戰(zhàn)提供了重要科學(xué)支撐。栽培燕麥T2T無間隙基因組組裝：邁向基因組學(xué)的新篇章?? ?研究團(tuán)隊(duì)綜合運(yùn)用PacBio HiFi、ONT、Illumina和Hi-C等測序技術(shù)，成功構(gòu)建了栽培燕麥完整的基因組圖譜，其大小達(dá)10.99 Gb，該組裝結(jié)果覆蓋了所有21個(gè)著絲粒和42個(gè)端粒區(qū)域（圖1）。后續(xù)質(zhì)量評估顯示，該基因組組裝具有高連續(xù)性、完整性和準(zhǔn)確性。該基因組組裝不僅彌補(bǔ)了先前組裝的空白，而且為揭示燕麥基因組的“暗物質(zhì)”區(qū)域的進(jìn)化和功能提供了前所未有的機(jī)會。在無間隙燕麥基因組組裝基礎(chǔ)上，研究者們可以更精確地定位和解析基因組中的功能性基因區(qū)域，包括與農(nóng)藝性狀相關(guān)的基因，為后續(xù)的基因功能研究和育種工作提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一突破性的成果不僅為燕麥基因組學(xué)研究開辟了新天地，也為其他類似大規(guī)模、復(fù)雜基因組的組裝提供了寶貴的參考。
圖1 栽培燕麥無間隙基因組組裝及質(zhì)量評估? ??OatOmics：集成燕麥多組學(xué)數(shù)據(jù)的綜合平臺隨著組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的基因組、轉(zhuǎn)錄組、表型組和遺傳變異等多層次的數(shù)據(jù)被生成并應(yīng)用于作物改良和育種研究。為了幫助全球科研人員和育種專家高效地利用這些寶貴的資源，杜會龍教授團(tuán)隊(duì)開發(fā)了OatOmics數(shù)據(jù)庫。OatOmics是一套集成了基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、基因組變異學(xué)和表型組學(xué)等多層次數(shù)據(jù)的綜合平臺，涵蓋了來自全球1,079個(gè)燕麥種質(zhì)資源的變異圖譜（圖2）。這些種質(zhì)資源來自不同地區(qū)、不同氣候環(huán)境下的燕麥材料，具有廣泛的遺傳多樣性、表型多樣性和適應(yīng)性，為研究燕麥的遺傳改良和表型分析提供了寶貴的參考。
圖2 OatOmics數(shù)據(jù)概覽OatOmics數(shù)據(jù)庫不僅提供了豐富的基因組數(shù)據(jù)，還涵蓋了與農(nóng)藝性狀、抗逆性狀、營養(yǎng)成分等相關(guān)的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)以及重要的基因變異等信息，同時(shí)，OatOmics還集成了基因組瀏覽器、共線性分析、基因功能富集、序列比對等多組學(xué)在線分析工具。這些數(shù)據(jù)的整合使得科研人員能夠從多角度、全方位地探索燕麥的基因組結(jié)構(gòu)、基因功能及其與表型之間的關(guān)系。OatOmics數(shù)據(jù)庫的建立，標(biāo)志著燕麥基因組學(xué)研究和分子育種進(jìn)入了一個(gè)全新的時(shí)代。作為全球首個(gè)集成燕麥多組學(xué)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，OatOmics為科研人員提供了一個(gè)高效、全面的數(shù)據(jù)平臺，推動了燕麥分子育種技術(shù)的發(fā)展，并為精準(zhǔn)改良燕麥品種提供了強(qiáng)有力的支持。?? ?未來，隨著燕麥基因組學(xué)研究的持續(xù)深化，OatOmics數(shù)據(jù)庫將不斷擴(kuò)展和完善，定期更新種質(zhì)資源、基因變異信息和表型數(shù)據(jù)，成為全球燕麥研究和育種的核心平臺。同時(shí)，系統(tǒng)推進(jìn)種質(zhì)資源的規(guī)?；蛐秃捅硇丸b定，全面掌握資源的全基因組信息、生長特性和生產(chǎn)性狀，從中挖掘優(yōu)異性狀和關(guān)鍵基因。隨著數(shù)據(jù)分析和功能注釋的持續(xù)創(chuàng)新，OatOmics將為分子輔助育種提供更多精準(zhǔn)支持，幫助全球燕麥產(chǎn)業(yè)應(yīng)對氣候變化、提升生產(chǎn)效益，并滿足日益增長的市場需求。OatOmics數(shù)據(jù)庫不僅是燕麥基因組學(xué)研究的基礎(chǔ)設(shè)施，更是推動全球科研人員和育種專家協(xié)同合作的橋梁。通過加強(qiáng)國際間的合作和資源共享，OatOmics有望成為燕麥分子育種領(lǐng)域不可或缺的核心工具，助力燕麥品種創(chuàng)新與改良，推動全球糧食安全和可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院青年教師李偉、科研助理王渝、博士研究生劉佳楠為該論文共同第一作者，河北大學(xué)杜會龍教授為論文的通訊作者。定西農(nóng)科院劉彥明研究員，中國農(nóng)科院吳斌副研究員，成都大學(xué)范昱講師在種質(zhì)資源收集等方面提供了重要幫助。極智基因在數(shù)據(jù)庫構(gòu)建等方面提供了技術(shù)支持。河北大學(xué)鞏志忠教授對本研究給予了指導(dǎo)。該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國科協(xié)青年人才托舉工程和河北省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。? ? ? 招聘：河北大學(xué)燕麥基因組學(xué)與精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種團(tuán)隊(duì)因科研工作需要急需基因組學(xué)、生物信息學(xué)、植物學(xué)、遺傳學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、作物學(xué)、基因編輯、遺傳育種等方向的優(yōu)秀博士/博士后/師資博士后/副教授，4-5人！?? ?河北大學(xué)燕麥基因組學(xué)與精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種團(tuán)隊(duì)主要圍繞國家重大戰(zhàn)略需求，針對我國優(yōu)異草種資源匱乏和用于飼草產(chǎn)業(yè)發(fā)展的土地嚴(yán)重不足等問題，擬通過廣泛收集全球范圍內(nèi)的野生和栽培燕麥種質(zhì)資源，利用基因組學(xué)、群體遺傳學(xué)、系統(tǒng)進(jìn)化生物學(xué)和多組學(xué)等分析方法，探究燕麥群體內(nèi)的遺傳多樣性以及演化歷程，揭示燕麥基因組進(jìn)化與表型可塑性的遺傳學(xué)基礎(chǔ)（生物信息學(xué)）；進(jìn)一步結(jié)合分子生物學(xué)等技術(shù)手段挖掘與燕麥產(chǎn)量、抗性等重要農(nóng)藝性狀相關(guān)的功能基因，解析燕麥非生物脅迫響應(yīng)與生長發(fā)育平衡的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和分子機(jī)制（分子生物學(xué)與遺傳學(xué)）；并基于機(jī)器學(xué)習(xí)、基因組預(yù)測、基因編輯和雜交等技術(shù)實(shí)現(xiàn)燕麥的快速從頭馴化和定向改造，從而選育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、耐逆的燕麥新品種（分子設(shè)計(jì)育種）。文章鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(25)00027-9? ??
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