11月1日，中國(guó)海洋大學(xué)海洋生物遺傳學(xué)與育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室方宗熙薩斯海洋分子生物學(xué)研究中心的董波教授團(tuán)隊(duì)和王師教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在國(guó)際分子生物學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊NucleicAcidsResearch在線發(fā)表“EDomics:acomprehensiveandcomparativemulti-omicsdatabaseforanimalevo-devo”(EDomics:面向整個(gè)動(dòng)物界進(jìn)化發(fā)育的綜合比較多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)）（http://edomics.qnlm.ac)，標(biāo)志著國(guó)際上首個(gè)橫跨整個(gè)動(dòng)物界主要進(jìn)化節(jié)點(diǎn)類群的發(fā)育進(jìn)化相關(guān)多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和綜合分析平臺(tái)的成功建立和正式啟用。

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進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)（EvoDevo）是近年來(lái)國(guó)際上迅速崛起的新興前沿交叉學(xué)科，旨在通過(guò)研究生物界高度多樣化的發(fā)育過(guò)程，從而深刻歸納闡釋發(fā)育過(guò)程背后隱藏的進(jìn)化驅(qū)動(dòng)機(jī)制和規(guī)律，以解答被Science雜志評(píng)為125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)難題之一的生物多樣性決定機(jī)制問(wèn)題。在過(guò)去的幾十年里，利用經(jīng)典模式生物（如黑腹果蠅、秀麗隱桿線蟲(chóng)、斑馬魚(yú)和小鼠）所開(kāi)展的廣泛研究給我們帶來(lái)了生物學(xué)領(lǐng)域諸多重大發(fā)現(xiàn)和突破，奠定了目前遺傳、發(fā)育和進(jìn)化等領(lǐng)域的基本知識(shí)構(gòu)架體系。然而，為數(shù)甚少的模式動(dòng)物無(wú)法涵蓋動(dòng)物界高度多樣化發(fā)育過(guò)程的全部信息，更無(wú)法提供對(duì)整個(gè)動(dòng)物界發(fā)育進(jìn)化過(guò)程的全景式解讀和歸納。為填補(bǔ)這一極大的知識(shí)空白，利用具有關(guān)鍵系統(tǒng)發(fā)育位置和全譜系覆蓋的新興模式生物來(lái)描述整個(gè)生命樹(shù)的發(fā)育進(jìn)化，對(duì)驅(qū)動(dòng)進(jìn)化發(fā)育學(xué)領(lǐng)域的跨越式發(fā)展具有極為重要科學(xué)價(jià)值和意義。高通量測(cè)序技術(shù)的革命性突破及各類組學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用，為生命科學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)前所未有的發(fā)展契機(jī)?；蚪M學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)以及單細(xì)胞技術(shù)加速了許多傳統(tǒng)的非模式生物轉(zhuǎn)變成新興的模式生物（如櫛水母、絲盤蟲(chóng)、玻璃海鞘、侏儒蛤等）。盡管近些年非經(jīng)典模式動(dòng)物類群已積累了海量的多組學(xué)資源，并仍以史無(wú)前例的規(guī)模快速增長(zhǎng)，但對(duì)這些儲(chǔ)存分散的組學(xué)資源進(jìn)行整合和綜合分析仍是目前國(guó)際上動(dòng)物進(jìn)化和發(fā)育研究領(lǐng)域共同面臨的重大挑戰(zhàn)，迫切需要系統(tǒng)建立面向整個(gè)動(dòng)物界的進(jìn)化發(fā)育綜合組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和相應(yīng)的分析工具和平臺(tái)。

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)收集整合了橫跨整個(gè)動(dòng)物界的傳統(tǒng)模式生物和新興模式生物大量的基因組、轉(zhuǎn)錄組、單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)資源，建立了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)多物種海量數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸類處理，打通了跨物種多組學(xué)數(shù)據(jù)比較分析瓶頸技術(shù)難題，構(gòu)建了國(guó)際首個(gè)動(dòng)物進(jìn)化發(fā)育多組學(xué)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)（EDomics,http://edomics.qnlm.ac）。EDomics數(shù)據(jù)庫(kù)代表了迄今最全面和綜合的發(fā)育進(jìn)化多組學(xué)資源，囊括整個(gè)動(dòng)物界主要類群的代表性物種，包括來(lái)自21個(gè)主要?jiǎng)游镩T類的40個(gè)高質(zhì)量基因組和1010個(gè)bulk轉(zhuǎn)錄組，以及68個(gè)單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組（涵蓋來(lái)自12個(gè)廣泛研究物種的429種細(xì)胞類型）。所包含的物種涵蓋了主要的發(fā)育特性和進(jìn)化節(jié)點(diǎn)，包括胚層的出現(xiàn)和分化、輻射對(duì)稱和兩側(cè)對(duì)稱的形成、原口動(dòng)物到后口動(dòng)物的過(guò)渡、水生到陸生以及無(wú)脊椎動(dòng)物到脊椎動(dòng)物的轉(zhuǎn)變等（圖1）。

圖1EDomics囊括動(dòng)物界主要進(jìn)化節(jié)點(diǎn)類群及其多組學(xué)數(shù)據(jù)概覽

EDomics數(shù)據(jù)庫(kù)不僅提供了高質(zhì)量的多組學(xué)信息（包括基因組組裝、基因組注釋、基因家族聚類、線粒體基因組、各個(gè)發(fā)育階段與成體組織/器官的基因表達(dá)譜和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)），以及多維度的單細(xì)胞組學(xué)信息（如細(xì)胞聚類、標(biāo)記基因、基因表達(dá)和空間信息等），同時(shí)也提供了強(qiáng)大的生物信息學(xué)工具。通過(guò)這些工具可以探究和比較分析不同動(dòng)物類群之間的進(jìn)化信息（如基因家族擴(kuò)張/收縮、核心和可變基因組、基因組宏觀共線性和發(fā)育轉(zhuǎn)錄組相似性分析等）。此外，利用數(shù)據(jù)庫(kù)提供的定制化工具可高效開(kāi)展跨物種組學(xué)數(shù)據(jù)分析和細(xì)胞譜系追蹤（圖2）。

圖2EDomics數(shù)據(jù)庫(kù)的六大功能模塊實(shí)現(xiàn)了多組學(xué)數(shù)據(jù)和跨物種整合分析

EDomics數(shù)據(jù)庫(kù)能夠?qū)φ麄€(gè)動(dòng)物界的基因組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)信息進(jìn)行系統(tǒng)的進(jìn)化發(fā)育維度展示，并提供極具價(jià)值、獨(dú)特的平臺(tái)來(lái)描述發(fā)育過(guò)程的主要轉(zhuǎn)變和生物進(jìn)化中的創(chuàng)新性變化。EDomics的建立將為國(guó)際動(dòng)物進(jìn)化和發(fā)育學(xué)界提供一個(gè)物種覆蓋度最廣、組學(xué)資源最豐富、分析功能最全面的開(kāi)放獲取數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)迅猛增長(zhǎng)的evo-devo海量組學(xué)資源的系統(tǒng)整合和深度分析，以助推生命科學(xué)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)和重大突破，最終描繪出整個(gè)生命之樹(shù)的發(fā)展演變的全貌。

以上研究成果的發(fā)表為國(guó)際動(dòng)物進(jìn)化發(fā)育領(lǐng)域提供了重要資源平臺(tái)。文章評(píng)審期間，國(guó)際同行給予了很高的評(píng)價(jià)：“作者展示了一個(gè)動(dòng)物進(jìn)化發(fā)育領(lǐng)域綜合的多組學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)，令人印象非常深刻”（“Theauthorspresentedanintegrativemulti-omicsdatabaseEDomicsforanimalevo-devo,whichisveryimpressive.”）；“這為整個(gè)進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域提供了非常有用的工具，特別是對(duì)單細(xì)胞和空間轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的整合”（“ThesemightbeveryusefultoolforfuturestudiesinEvoDevofieldespeciallyrecentlypublisheddataofscRNA-seqandalsospatialexpressionmap.”）。這一成果是方宗熙薩斯中心團(tuán)隊(duì)在發(fā)布國(guó)際首個(gè)軟體動(dòng)物綜合基因組數(shù)據(jù)庫(kù)（MolluscDB:anintegratedfunctionalandevolutionarygenomicsdatabaseforthehyper-diverseanimalphylumMollusca【http://mgbase.qnlm.ac,NucleicAcidsResearch2021】）之后的又一重要突破，進(jìn)一步彰顯了中國(guó)海洋大學(xué)方宗熙薩斯中心在進(jìn)化發(fā)育生物學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際學(xué)術(shù)影響力。

方宗熙薩斯中心董波教授、王師教授、李語(yǔ)麗副教授為論文的共同通訊作者，隗健凱博士、碩士生劉鵬輝、博士生劉福云為論文共同第一作者，中心其它成員參與了本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)工作。以上工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、山東省泰山學(xué)者等項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助。

通訊員：王翔