2021年9月12日,煙臺大學王緒敏教授團隊在DATABASE雜誌線上發表題為 MODB: a comprehensive mitochondrial genome database for Mollusca 文章,介紹了其團隊搭建的軟體動物門線粒體基因組資料庫——MODB(http://modb.ytu.edu.cn)。
線粒體基因在細胞減數分裂期間不發生重排,且點突變率高,利於檢查出較短時期內基因的變化,比較不同物種相同基因間的差異,確定物種間的進化親緣關係。線粒體基因組作為生物體種系發生的“分子鐘”(molecular clock),是研究分子進化的有效工具。
MODB資料庫收集整合了從陸地、淡水到海洋環境下的616種軟體動物,涵蓋了7個綱43個目,囊括了已公開的所有軟體動物線粒體基因組資訊,其中紅條毛膚石鱉(Acanthochiton rubrolineatu)、函館銼石鱉(Ischnochiton hakodaensis)等古老的多板綱物種是由煙臺大學生命與健康大資料中心完成。MODB資料庫平臺集成了多種應用程式,可以快速檢索和分析與線粒體基因組有關的資訊,分析軟體動物線粒體基因組的結構特徵、共線性和系統發育等。
圖1 多板綱石鱉
該資料庫包含資料檢索、下載以及比較分析三方面功能。資料檢索方面,包含物種基本資訊以及物種序列資訊。基本資訊包括物種分類層級、地理分佈以及取樣資訊等方面;序列資訊包含線粒體長度、AT含量、基因資訊、文獻來源等;資料下載包含基本序列、註釋檔案以及參考文獻的下載;比較分析包含序列比較以及物種資訊比較,其中序列比較結果可下載至本地進行分析,物種資訊比較包括序列、取樣點以及進化地位等多方面內容。
除了以上所描述的功能外,透過“Genome”、“Taxonomy Tree”以及“Search”標籤可以對資料庫中的物種資訊進行瀏覽以及檢索。可瀏覽內容包括物種的基本資訊、線粒體基因組資訊。
圖2 資料庫主頁及相關分割槽
在Genome瀏覽頁面中,可以瞭解到本資料庫所有物種的分類資訊、線粒體基因組基本資訊。使用者可根據自身需求勾選不同的顯示內容,進行預覽,並可以點選感興趣的物種進行具體資訊的檢視,也可以直接在搜尋框中搜索目標物種。
在每個物種的詳情頁面,包含基本資訊、線粒體基因組資訊、物種分佈和取樣區域、相關文獻,共四個分割槽。基本資訊包括物種所屬分類單元、序列號、組裝效果以及線粒體長度和AT含量。此外,本資料庫提供序列的下載功能。線粒體基因組可以透過基因組瀏覽器對線粒體基因組進行視覺化展示,並利用表格形式展示線粒體基因組中的基因資訊。物種分佈以地圖形式對物種分佈以及取樣點進行視覺化展示,其中物種分佈以所屬國家代表,並採用橙色標記,取樣點則以藍色全點標記。相關文獻是對序列來源文獻的展示,可透過pubmed號或DOI號連結到文章正文。
圖3 物種展示詳情頁
Phylogenetic Tree介面為物種進化樹展示介面。該進化樹是由具有完整COX I 基因的物種構建而成,並進行了分歧時間的界定。該介面的進化樹可根據使用者需求自行透過滑鼠滾輪進行放大和縮小,且分歧時間會一直與進化樹保持一致,從而保證對進化樹某一節點分歧時間的估算。
該介面除了基本的縮放功能外,還包括以下功能:
(1)透過節點搜尋框進行物種的搜尋,並按照比例標尺進行分歧時間估算。
(2)選中目標物種,可進行物種詳情頁跳轉、顯示分枝、分歧路徑顯示以及節點隱藏等功能。
除了基本的資訊展示和比較之外,煙臺大學生命與健康大資料中心團隊整合軟體動物的所有資訊,開發了物種比較展示工具,並進行了資料庫的整合。該比較工具可根據使用者提供的物種名稱,展示其線粒體、系統發育關係以及全球地理分佈的差異,方便使用者找到課題切入點進行深入的研究。
圖4 物種比較工具
煙臺大學生命科學學院、生命與健康大資料中心的王緒敏教授為文章通訊作者,曲江勇副教授為文章第一作者,煙臺大學兼職教授劉濤教授為共同通訊作者。
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