FlowerBase：观赏花卉多组学整合数据库的构建与应用

《Plant Communications》：FlowerBase: An integrated multi-omics database for ornamental flowering plants

为解决观赏花卉多组学数据碎片化、缺乏专用分析平台的问题，研究人员开展了"FlowerBase"数据库构建研究。该研究整合了62个高质量基因组、44个转录组和8754个代谢物数据，开发了包含基因组浏览器(JBrowse)、BLAST、共表达网络、基因组选择(GS)等分析工具的一站式平台。研究成果发表于《Plant Communications》，为花卉性状遗传解析和分子育种提供了强大支撑。

　　

在全球园艺和花卉产业蓬勃发展的背景下，观赏花卉作为重要的经济作物展现出巨大市场潜力——仅2019年美国花卉销售额就达138亿美元。然而令人遗憾的是，尽管像梅花(Prunus mume)这类具有千年栽培历史的观赏植物拥有丰富的表型多样性，其基因组和多组学研究资源却长期处于碎片化状态。研究人员往往需要耗费大量精力从通用数据库中手动整理不同花卉物种的数据，更缺乏专门针对花卉生物学设计的分析工具来进行比较基因组学、基因共表达网络等深度分析。这种数据隔离严重阻碍了对花卉颜色、香气、开花时间等关键性状的系统性研究。

为了突破这一瓶颈，海南大学、中国科学院华南植物园等机构的研究团队在《Plant Communications》上发表了题为"FlowerBase: An integrated multi-omics database for ornamental flowering plants"的研究论文，正式推出了首个专注于观赏花卉的多组学整合数据库平台。该平台通过集成基因组、转录组、代谢组等多维度数据，并配备一系列先进的分析工具，为花卉研究社区提供了前所未有的资源支持和技术解决方案。

研究人员主要运用了生物信息学整合技术、多组学数据挖掘算法（包括MICE、KNN、iCluster等）、以及图像分析工具（FlowerCV和FlowerAI）来构建这一平台。平台数据来源于58个观赏物种的62个高质量基因组组装、44个精选转录组数据集，共包含2,581,336个注释基因模型和8,754个鉴定代谢物。

FlowerBase数据内容与分析工具

研究团队建立了覆盖全球重要观赏花卉的庞大数据库，包括百合科、兰科、牡丹属、杜鹃花属、玫瑰等关键类群，特别值得一提的是对梅花等重要属种还包含了多个基因组资源，为种内变异和品种特异性状解析提供了宝贵材料。平台还创新性地整合了拟南芥和水稻等模式植物的参考基因组，为花卉性状的比较进化研究搭建了框架。

高级分析工作流程

平台功能围绕花卉生物学四大关键领域（花器官结构、花色、花香、开花时间）进行组织，并配备了专门的育种工具包，包括简单序列重复(SSR)识别、引物设计(Primer3)和基因组编辑指导工具(GuideRNA)。其核心是多组学整合引擎，能够连接不同层次的数据类型，支持整体数据挖掘。

基因组学模块

通过JBrowse基因组浏览器展示基因组景观，辅以序列分析(BLAST)、功能注释(GO/KEGG富集)和生物合成基因簇(BGCs)专项分析工具，为用户提供全面的基因组探索能力。

转录组学模块

利用交互式UMAP和热图工具，动态可视化基因在不同组织和条件下的表达模式，支持批量RNA测序和单细胞RNA测序数据的分析，帮助研究人员揭示基因表达规律。

变异组学模块

提供群体遗传学分析功能，如主成分分析(PCA)，能够清晰展示种质资源间的遗传关系和结构特征。

育种模块

整合了多种统计模型（如BMTME、Bayesian LASSO、GBLUP）的基因组选择(GS)育种工具，能够预测育种值，显著加速育种周期。

案例研究：梅花开花基因探索

为展示平台的应用价值，研究团队以梅花中的开花位点T(FLOWERING LOCUS T, FT)基因为例进行了演示。通过基因搜索工具快速获取了FT基因的注释信息和序列，利用表达分析工具发现该基因在叶片中的表达水平显著高于花芽，与其已知功能一致。进一步通过共表达网络分析揭示了FT可能与AP1同源基因等开花调控因子存在协同作用，为开花时间调控机制提供了新线索。

这项研究标志着花卉组学研究进入了系统化、集成化的新阶段。FlowerBase将原本分散的数据资源转化为聚焦高效的发现引擎，其创新性在于针对观赏花卉这一特定领域提供了前所未有的深度和广度支持。研究团队承诺将持续更新数据库内容，计划纳入更多物种和新的组学数据层（如表观基因组学和代谢流数据），并开发增强型调控网络可视化和人工智能驱动的性状预测模块。通过建立专门的维护计划和用户反馈机制，确保平台能够持续满足研究社区的需求。这一平台的建立将使研究人员能够以前所未有的方式解决花卉生物学中的复杂问题，最终推动基础植物科学和全球花卉产业的共同发展。