小麦及其祖先种基因组变异大数据在线分析及可视化平台

【作者】 王文熙； 王梓豪； 李欣桐； 倪中福； 胡兆荣； 辛明明； 彭惠茹； 姚颖垠； 孙其信； 郭伟龙；

【机构】 中国农业大学农学院/农业生物技术国家重点实验室/杂种优势研究与利用教育部重点实验室；

【摘要】 随着基因组测序价格的持续下降,基于GBS(Genotyping-by-Sequencing)、外显子测序(Whole-genome Exon-Capture)和重测序(Re-sequencing)等高通量测序方法得到的小麦及其二倍体、四倍体祖先种基因组变异数据已陆续公开。然而对这些海量基因组变异数据进行继续挖掘和再利用需要一定的编程能力。小麦基因组变异数据的规模和对编程能力的要求,也同时限制了实验室自有数据的利用效率。为此我们开发了一个可快速部署的基因组变异检索、分析、可视化平台—SnpHub。通过收集已公开的小麦及其祖先种基因组变异数据,我们搭建了一个小麦基因组变异数据的实例平台(http://wheat.cau.edu.cn/snphub_demos/)。目前可供查询和分析的数据包括:千余份六倍体普通小麦(He etal.2019,Pont etal.2019,Jordan etal.2015)、567份粗山羊草(Singh etal.2019)、64份二粒小麦(Avnietal.2017)等样本的基因组变异信息。SnpHub系统集成了多种在线分析功能,主要包括:(1) VarTable,筛选样本并快速提取特定基因组区段的基因型信息。(2) Heatmap,以热图形式可视化单组/多组样本的基因型,便于直观识别出分组或性状特异的单倍型。(3)HapNet,依据局部区间变异信息构建单倍型网络。(4) PhyloTree,对特定区间进行多尺度进化树分析和PCoA方法的样本聚类,判断样本间的亲缘关系。(5)SnpFreq,对突变位点的分布、功能、频率等进行可视化,便于快速寻找重要突变位点。(6) HapMap,对基因型或单倍型进行地理分布可视化。(7) SeqMaker,基于突变位点信息重建特定样本特定区间的基因组序列。SnpHub系统提供用户友好的数据查询及可视化功能,支持多种图片格式输出,便于后续进行编辑。在小麦的"后基因组时代",SnpHub系统将加速基因组变异数据的再利用,为小麦基因挖掘和育种设计提供便利。更多还原