華中農業(yè)大學嚴建兵教授團隊近日在美國《交叉科學》雜志發(fā)表論文稱，他們歷時10年創(chuàng)建的玉米數(shù)據(jù)庫（ZEAMAP）第三版上線，除了國內科學家外，國外科學家也可以利用這里的數(shù)據(jù)進行玉米育種研究。該數(shù)據(jù)庫內嵌了基因組“瀏覽器”和“搜索引擎”，從而實現(xiàn)了對相關組學生物大數(shù)據(jù)的高度集成、快速檢索和智能分析。

　　此前，我國玉米基礎研究取得了顯著成績，但在其研究材料和數(shù)據(jù)的共享平臺建設上有待加強。該數(shù)據(jù)庫的建立，不僅幫助用戶提升了對作物組學數(shù)據(jù)挖掘的時間效率，更實現(xiàn)了多維組學大數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，在打通信息“孤島”上邁出有力一步。

　　玉米遺傳育種研究 離不開數(shù)據(jù)庫

　　嚴建兵介紹說：“遺傳育種過程中，常常需要引入玉米中沒有的基因，在內部進行不同的排列組合，把好的基因組合轉移到一個新的品種里面去，以此對玉米的某些性狀進行改良。”

　　由于玉米是飼料的主要來源，人體需要的肉蛋奶主要靠它轉化而來，所以玉米在中國的需求一直在增加。玉米在我國農業(yè)生產中的分量也越來越重，種植面積和總產量都已超過了水稻和小麥，躍居**。玉米的重要程度不言而喻，它關乎國家的糧食安全。

　　ZEAMAP是嚴建兵團隊在進行玉米遺傳改良研究時收獲的一個“副產品”。“玉米專門數(shù)據(jù)庫對于玉米研究來說就是一個戰(zhàn)略資源，我們必須自己做。”2010年一回國，嚴建兵決定一邊做育種研究一邊帶著團隊建數(shù)據(jù)庫。

　　打造玉米多組學數(shù)據(jù)“搜索引擎”

　　其實，在ZEAMAP走向國際之前，我國科學家已經在利用它進行各種研究。山東農業(yè)大學儲朝暉教授利用ZEAMAP數(shù)據(jù)庫進行大數(shù)據(jù)挖掘，找到了一個抗玉米紋枯病的關鍵基因；中國農業(yè)大學秦峰教授利用ZEAMAP數(shù)據(jù)庫，發(fā)表了一系列玉米抗旱方面的成果……“實際上，這個數(shù)據(jù)庫信息量還是很大的，只要你愿意去挖掘，就可以從中獲益。”嚴建兵強調，該數(shù)據(jù)庫可以成為玉米育種研究工作者的一個重要工具。

　　華中農業(yè)大學教授劉彬做了一個三大糧食作物基礎研究的國際比較，結果顯示，近10年來，我國玉米研究突飛猛進，特別是近5年，我國玉米研究在高質量期刊上發(fā)表論文的活躍程度在全球已排名第二，僅次于美國。據(jù)不完全統(tǒng)計，ZEAMAP數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)已被60多個國內外實驗室所使用，ZEAMAP數(shù)據(jù)庫中的材料也已經分發(fā)多達152 0173 3840余份，基于該數(shù)據(jù)庫發(fā)表的高水平文章已經有數(shù)十篇。

　　ZEAMAP數(shù)據(jù)庫從**版到現(xiàn)在的第三版，打破過去我國玉米育種研究的“信息孤島”，實現(xiàn)玉米多組學數(shù)據(jù)“云端”集成檢索分析；ZEAMAP數(shù)據(jù)庫成功整合了來自同一玉米群體的基因組、轉錄組、表型組、代謝組、表觀基因組、調控組以及遺傳定位結果等多組學數(shù)據(jù)，構建了一個玉米屬綜合數(shù)據(jù)庫。

　　目前，ZEAMAP收錄了4個玉米基因組和1個大芻草基因組，并對每個基因組中數(shù)萬個預測基因予以詳細的功能注釋。該數(shù)據(jù)庫還整合了玉米關聯(lián)群體507份自交系中數(shù)百萬遺傳變異的基因型信息，并整合了遺傳變異與數(shù)十種農藝表型、數(shù)百種籽粒代謝產物以及上萬個基因表達量的遺傳定位結果。

　　改良育種強化營養(yǎng)

　　“從用戶角度來說，ZEAMAP*大降低了用戶對作物組學數(shù)據(jù)挖掘的時間成本。”華中農業(yè)大學教授李林主要利用生物大數(shù)據(jù)進行玉米株型建成分子機制研究。他指出，目前全球已有的幾乎都是單一組學大數(shù)據(jù)庫，ZEAMAP則在一定程度上實現(xiàn)了多維組學大數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，立足于完整反映遺傳信息的整個鏈條，超越了存儲層面的數(shù)據(jù)庫。

　　天然玉米的油脂含量只有4%。為了獲得高油玉米，美國育種專家用了100年將這一指標提高到20%；20世紀80年代我國育種專家宋同明教授采用新的思路進行遺傳改良獲得這一結果，只用了8—10年。這里面的科學原理是什么，誰都不清楚，而且科學界的爭論也很大。

　　2013年，嚴建兵團隊利用ZEAMAP數(shù)據(jù)庫，在世界上首次提出，基因組水平上微效多基因的累加是油分長期改良的遺傳學基礎。這篇發(fā)表在《自然遺傳學》雜志上的高引用論文，解決了專家們的這一紛爭。

　　沿用這一思路，嚴建兵團隊再次采用ZEAMAP數(shù)據(jù)庫，將甜玉米的維生素E提高到17%以上，*高可達2.5倍。這一成果**在廣東進行轉化，目前高維生素E甜玉米品種包攬廣東甜玉米的半壁江山，占據(jù)了全國甜玉米20%的市場。這一成果摘得2016年度國家科技發(fā)明二等獎。

　　嚴建兵還參與了一項“生物強化”計劃，為預防兒童夜盲癥，選育富含維生素A源的玉米新品種。ZEAMAP數(shù)據(jù)庫再次立功，通過選擇高維生素A源種質材料，使玉米中的維生素A提高到8微克/克。