FVRS：面向果蔬采后成熟与衰老的跨物种多组学数据库

《Molecular Horticulture》：FVRS: a cross-species multi-omics database for fruit and vegetable ripening and senescence

　　

： 果蔬是膳食中维生素、矿物质、抗氧化剂和纤维的重要来源，同时也为研究器官发育、成熟与衰老提供了易于操作的体系。采后成熟与衰老过程会导致果实软化、色泽变化、异味产生及营养品质下降，进而造成重大食物损失和经济成本（Giovannoni，2004），因此解析其调控网络是采后生物学的核心目标。尽管高通量测序和质谱技术已产生了大量多组学数据集（Guo等，2022；Ma等，2024；Tao等，2025），但这些数据仍分散于公共数据库、补充文件及物种特异性平台之中，阻碍了数据再利用、荟萃分析和比较研究。为弥合这一空白，研究人员开发了FVRS（https://fvripening-senescence.biocloud.net），这是首个专门面向果蔬成熟与衰老的多组学平台。 当前版本的FVRS整合了三大核心数据支柱。第一，多组学数据仓库包含来自164项研究的255个数据集，覆盖49个物种（主要为肉质果、蔬菜及其他园艺作物）和25个植物科属的734个样本，共计1,378,030条记录，涵盖五个分子层面——转录组学（transcriptomics，1,232,390条）、代谢组学（metabolomics，24,000条）、蛋白质组学（proteomics，17,293条）、表观基因组学（epigenomics，91,913条）和表观转录组学（epitranscriptomics，12,434条）（图1A和B）。第二，参考基因组集合包含来自66个物种的323个基因组组装，仅保留同时具备基因组FASTA和GFF注释文件的组装；其中49个物种具有多组学数据，17个物种仅有参考基因组（图1C，表S1）。所有基因组序列和注释均可通过Tools模块下载。第三，功能验证基因汇编包含自1988年以来186项研究中报道的298个经功能验证的基因（表S2），这些基因通过功能获得（瞬时和稳定过表达）和功能丧失（RNAi、VIGS、反义RNA和CRISPR/Cas9敲除）策略进行了表征，并与发育、成熟、软化、着色、糖积累、风味、激素生物合成与信号转导、衰老及采后品质相关（图1D）。值得注意的是，该基因集存在文献驱动的采样偏倚：由于番茄研究历史较长，其在数据集中占比过高，因此验证基因数量反映的是研究强度而非生物学重要性；基于该基因集的跨物种比较应谨慎解读，关于保守机制的结论在获得更多其他物种数据之前应视为初步结果。

论文解读文章：

一、研究背景与问题

果蔬是人类膳食中维生素、矿物质、膳食纤维和抗氧化物质的重要来源，同时因其器官发育和成熟过程的典型性，也是研究植物器官发育、成熟与衰老调控机制的理想体系。然而，采后成熟与衰老过程引发的果实软化、色泽改变、异味产生和营养品质下降，是造成全球食物损失和经济成本居高不下的核心因素。解析果蔬成熟与衰老的分子调控网络因此成为采后生物学领域的核心科学目标。近年来，高通量测序和质谱技术的飞速发展催生了大量转录组、蛋白质组、代谢组、表观基因组和表观转录组等多组学数据。然而，这些宝贵的数据资源散落在公共数据库、论文补充文件以及各类物种特异性平台中，缺乏统一的整合与标准化处理，严重阻碍了数据的再利用、荟萃分析以及跨物种比较研究。正是基于这一数据碎片化的现实困境，研究人员构建了FVRS数据库，旨在为果蔬成熟与衰老研究提供一个系统化、主题化、可比较的跨物种多组学数据平台。

二、研究内容与核心结论

研究人员开发了FVRS（https://fvripening-senescence.biocloud.net），这是首个专门面向果蔬成熟与衰老的多组学数据库平台。该平台整合了三大核心数据支柱：其一，多组学数据仓库涵盖164项研究的255个数据集，覆盖49个物种、25个植物科属的734个样本，共计1,378,030条记录，横跨转录组学（1,232,390条）、代谢组学（24,000条）、蛋白质组学（17,293条）、表观基因组学（91,913条）和表观转录组学（12,434条）五个分子层面；其二，参考基因组集合收录了66个物种的323个基因组组装，所有基因组序列和注释均可通过Tools模块下载；其三，功能验证基因汇编包含自1988年以来186项研究中报道的298个经功能验证的基因，这些基因通过功能获得和功能丧失策略进行了表征，与发育、成熟、软化、着色、糖积累、风味、激素生物合成与信号转导、衰老及采后品质等性状相关。值得注意的是，该基因集存在文献驱动的采样偏倚，番茄因研究历史较长而占比过高，因此跨物种比较结论应谨慎解读。

三、主要关键技术方法

研究人员在FVRS构建过程中采用了以下关键方法：数据来源于164项研究，其中51项为内部研究，113项为已发表研究，通过PubMed、Web of Science和ScienceDirect关键词检索获得；数据筛选遵循严格的质量标准，仅保留具有明确实验-对照或时间序列比较且至少三个生物学重复的研究；多组学数据涵盖转录组学（mRNA-seq、lncRNA、circRNA和miRNA）、蛋白质组学、代谢组学、表观基因组学（DNA甲基化和染色质可及性）和表观转录组学（RNA甲基化和RNA乙酰化）五个层面；功能验证基因通过基因功能获得（瞬时和稳定过表达）和功能丧失（RNAi、VIGS、反义RNA和CRISPR/Cas9敲除）策略进行表征；平台集成了BLAST序列比对、Primer3引物设计和JBrowse基因组可视化等工具。

四、研究结果

多组学数据仓库：FVRS整合了255个数据集、734个样本、1,378,030条记录，覆盖49个物种和25个植物科属。其中转录组学模块包含来自44个物种590个样本的mRNA-seq数据，以及lncRNA、circRNA和miRNA数据；蛋白质组学层包含来自11个物种的17,293条记录；代谢组学层包含来自30个物种的24,000条记录；表观基因组学层包含来自3个物种的26,423条DNA甲基化记录和来自另外3个物种的65,490条染色质可及性记录；表观转录组学层包含10,424条RNA甲基化和2,010条RNA乙酰化记录。

参考基因组集合：FVRS收录了66个物种的323个基因组组装，仅保留同时具备基因组FASTA和GFF注释文件的组装；其中49个物种具有多组学数据，17个物种仅有参考基因组。

功能验证基因汇编：FVRS收录了298个经功能验证的基因，每个基因在21个字段（遗传背景、表型、操作方法和证据水平）上进行注释。例如，搜索"乙烯生物合成"可检索到114个具有不同乙烯相关功能的验证调控因子，从上游主调控因子（RIN，番茄）到下游调控因子或效应因子（MdPG1，苹果；MaNAC1/2，香蕉；PpNAC1/2，桃；CpERF9，木瓜）。

查询与比较功能：FVRS支持基因水平查询，采用子串匹配策略，如输入"ACO"可检索ACO1、ACO3等包含该字符串的基因；Multi-omics模块中的Single-Gene Change Atlas允许用户选择物种和基因，检索该基因在转录组、表观基因组和表观转录组数据集中的分子变化；Cross-species Comparison功能通过KEGG Orthology（KO）匹配跨物种的mRNA同源物，比较其在相同或可比处理下的表达响应，该功能目前覆盖转录组学和代谢组学；Cross-treatment Comparison功能涵盖转录组学、蛋白质组学、代谢组学、表观基因组学和表观转录组学，检索查询物种和基因/蛋白质/代谢物在多种处理下的定量值和差异信息。

五、讨论与结论

FVRS具有三个核心特色：第一，采用以处理为导向的主题化策展，所有数据集均经人工策展以确保与果蔬成熟和衰老直接相关，特别关注物理（冷藏、热处理、辐照、气调）、化学（1-MCP、乙烯、茉莉酸甲酯、水杨酸）和生物（拮抗微生物、激发子）干预；第二，提供跨物种多组学广度，在单一框架内整合五个组学层面，支持保守和物种特异性调控机制的比较分析；第三，支持功能验证调控因子的快速查询。FVRS与现有数据库（如MethBank、m⁶A-Atlas、LSD、fruitENCODE和TomOmics）形成互补而非替代关系，其独特优势在于处理导向的作物特异性策展和跨物种比较功能。FVRS每年更新两次，纳入新的多组学数据集并扩展物种覆盖范围，有望通过识别保守调控机制、开发精准保鲜技术和分子育种改良货架期与品质，推动采后生物学研究的发展。