最全植物基因組數據平臺 IMP中文教程（核基因組更新

最全植物基因組數據平臺 IMP中文教程（核基因組更新到 1000 個植物

用植物因其潛在的抗腫瘤、抗炎和抗氧化特性，在民族醫學和傳統醫學中引起了極大的關注。基因組測序和合成生物學的最新進展重新激發了人們對這些天然產物的興趣。盡管有很多藥用植物的基因組和轉錄組測序數據，但缺乏可公開訪問的基因注釋和表格格式的基因表達數據，這不利于它們的有效利用。為了解決這一緊迫問題，我們開發了IMP (Integrated Medicinal Plantomics)整合藥用植物組學平臺（https://www.bic.ac.cn/IMP 點擊閱讀原文直接跳轉）。

IMP收錄了1007個高質量的基因組（預期收錄所有植物的基因組，目前已收錄1007 個），整理了848,565,672個基因，以及2,158個轉錄組測序樣本，涵蓋了多個器官、組織、發育階段和脅迫刺激。通過集成的10個分析模塊，用戶可以簡單地在IMP中探索基因的注釋、序列、功能、分布和表達。IMP的開發和使用將會從基礎數據層面促進藥用植物分子代謝途徑的解析，進而在推動合成生物學的發展、促進藥物發現和藥物生產的天然來源的探索方面發揮重要作用。

IMP 針對收錄的數據提供了 10 個功能分析模塊，示例性結果如下圖，包括多基因表達圖譜的繪制、共表達基因的搜尋和鑒定、基因簇的展示、BLAST 序列搜索、多序列比對、在線差異基因分析（樣品相關性熱圖、差異基因熱圖和火山圖）、GO/KEGG富集分析、GSEA 富集分析、IGV 基因組瀏覽器展示、引物設計、序列提取等。

具體見NAR | 中醫科學院陳同等開發整合藥用植物組學平臺 IMP

IMP 數據庫基本介紹

數據平臺訪問地址https://www.bic.ac.cn/IMP/。首頁采用平面組合布局，分為導航、網站描述、統計信息和功能展示 4 個部分。

Logo 設計體現藥物特色，藥葫蘆+DNA 雙螺旋體現藥用植物分子信息，輔以祥云標識，展示中國特色；
輪播圖和文字描述網站特色；
首頁的搜索為全局檢索，用戶輸入基因名字、通路信息或任意基因功能相關單詞即可搜索目標基因，開啟網站的探索之旅；
右側 2 個視頻圖標可以跳轉當前頁面可用功能的具體描述：
國內跳轉 B 站，國外跳轉 YouTube 平臺。
中間 4 個圖標列出數據庫收錄數據的統計信息：
基因數目、基因堿基數、樣品數和物種數目。
下面 12 個模式圖列出網站的主要功能和功能跳轉。
最后是網站的更新日志。

基于功能描述、注釋或基因名字的全局搜索

在首頁的全局搜索框中輸入基因的名字、基因的功能描述或基因的 GO 注釋/KEGG通路注釋的信息，即輸入任何文字都可以去匹配出關注的基因（當然也有一些文字什么都匹配不出來）。比如默認選中的物種是穿心蓮，默認輸入的文字是cytochrome p450，我們需要做的就是點擊Submit 提交一下，新標簽頁會出現搜索結果。

如果碰到頁面不出來的情況下，請看下瀏覽器最上部菜單欄下面是否有窗口被攔截的提示。

搜索結果頁面的標識條，會用紅字標記搜索的文字信息，藍字標記選擇的物種信息。下面的表格列出所有的搜索結果，分頁展示：

可以選擇一頁展示的條目數增減搜索結果的數目，也可以選擇展示所有條目。
可以在右上角搜索框進行二次檢索，進一步聚焦要關注的基因。
右上角也可以調節表格中展示哪些列，默認只有 2 列信息，可加列。

獨特的 Send to 快捷操作

很多物種的基因名字都是 ID 類似的編號，通常記不住。IMP 可以通過文字或序列的方式搜索出一系列相關基因，選擇后，點擊Send to 就可以把這些目標基因集發送到對應的功能模塊，實現免輸入 Gene ID的快速操作。比如查看搜索出的 CYP450 的整體表達信息、基因組的分布信息、批量序列提取、引物設計和多序列比對等。

以單基因為中心的詳情頁面展示

頁面分為 3 個部分：

第一部分展示基因的基本信息，包括名字信息、功能描述信息和序列信息。

第二部分展示基因在不同數據集的表達圖譜信息。

用戶可以選擇數據的預處理方式、圖形的布局、箱體的排序、數據集來調整展示的內容。
同時可以通過padding調整圖的左、下、右的空間，以免發生文字溢出。
最終的截圖圖可導出SVG格式，用于文章組圖。
SVG 圖也可以在 BIChttps://www.bic.ac.cn/BIC/ 的 SVGEdit 平臺進行簡單編輯 http://www.ehbio.com/SVGEdit/editor/。

第三部分展示基因的結構（內含子、外顯子、UTR 等信息）和蛋白功能域信息。

多基因表達圖譜

可以自己按頁面選擇物種、數據集、樣品（非必選的選項如果不選，默認是全選）、輸入基因，也可以從搜索結果中直接帶過來基因列表。

模糊搜索：支持根據基因的功能描述關鍵詞進行模糊搜索，獲取基因名，用于研究一類基因的表達圖譜。

提交后獲得基因表達圖譜展示。

用戶可以跳轉圖形的 padding 信息和高度信息
可視化結果可以導出 SVG 格式
作圖數據可以下載，導入 ImageGP/BIC平臺進行再次分析

Gene fishing 調取表達模式相近的基因

選擇物種、Assay type、匹配模式，輸入基因名（可以通過Send to功能從其它頁面發送過來），提交后獲得一個相關性網絡圖和對應的結果數據。

GO/KEGG 富集分析 {#gokegg}

用戶選擇物種，輸入基因名字，即可進行GO/KEGG富集分析。閱讀推文https://mp.weixin.qq.com/s/BCB16M4yI5Qa1tKyZy7WMg或查看視頻https://www.bilibili.com/video/BV1rD4y1272a?p=4了解 GO/KEGG 富集分析的基本原理。

點擊后，可調整富集分析結果的配色方案、選擇富集的條目進行展示。也可以下載表格文件，到高顏值免費在線繪圖平臺 ImageGP/BIC https://www.bic.ac.cn/BIC進行自由繪制。

GSEA 富集分析

GSEA 富集分析的輸入會麻煩一些，目前只支持包含一列基因和一列排序值的 2 列矩陣格式；排序值可以是常見的log2(fold change)，p-value或也可以是其他定量值。

閱讀推文https://mp.weixin.qq.com/s/WiYUUALSmb9v5gYVxmjwjA或查看視頻https://www.bilibili.com/video/BV1rD4y1272a?p=5了解 GSEA富集分析的輸入數據、原理和結果解讀。

默認繪制最富集的 2 條通路在一張圖上，可以自己選擇繪制哪些通路，也可以將通路繪制在多張圖上。

BLAST序列比對和搜索

BLAST 是鼎鼎有名的序列搜索工具，這里支持

BLASTN: nucleotide to nucleotide
TBLASTN: protein to translated nucleotide
BLASTP: protein to protein
BLASTX: translated nucleotide to protein

非模式物種常常沒有統一的Gene Symbol，使用的是各種意義不明的 ID，序列搜索是把文獻或私藏的序列映射到 IMP 或在 IMP 中搜索序列相似基因的好方法。這就是 BLAST 功能所做的。

IMP 的 Blast 功能支持用戶輸入單條或多條 FASTA 序列進行搜索，用戶也可以選擇一個或多個或全部數據集。Advanced parameter處可以設置更多匹配控制參數。

HTML格式的輸出會包含匹配區域的序列比對信息。如果用戶輸入了多條查詢序列，可在Results for后面的下拉框中進行選擇切換。

Table格式簡潔明確地列出每條查詢序列在數據庫中的匹配序列，可以把匹配出的序列通過Send to功能發送到更多工具頁面，快捷使用。

因為 BLAST自身的問題，如果用戶選了多個數據庫文件，當前會強制輸出 Table 格式。正在根 BLAST 溝通中，還未解決。

BLAST 參數參考

BLASTN 的匹配得分除以錯配罰分 (abs(reward/penalty))的商（比值）越大表示允許的序列直接的匹配度越小。比值為 0.33 等同于序列相似度大于 99%；比值為 0.5 等同于序列相似度大于 95%；比值為 1 等同于序列相似度大于 75%。

It is important to choose reward/penalty values appropriate to the sequences being aligned with the (absolute) reward/penalty ratio increasing for more divergent sequences. A ratio of 0.33 (1/-3) is appropriate for sequences that are about 99% conserved; a ratio of 0.5 (1/-2) is best for sequences that are 95% conserved; a ratio of about one (1/-1) is best for sequences that are 75% conserved
REF: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK279684/

The reward/penalty values are ordered from most to least stringent, with the more stringent values better suited for alignments with high sequence identity.

reward/penalty	gap costs (open/extend)	default MegaBLAST gap costs (open/extend)
1/-5	3/3	0/5.5
1/-4	1/2, 0/2, 2/1, 1/1	0/4.5
2/-7	2/4, 0/4, 4/2, 2/2	0/8
1/-3	2/2, 1/2, 0/2, 2/1, 1/1	0/3.5
2/-5	2/4, 0/4, 4/2, 2/2	0/6
1/-2	2/2, 1/2, 0/2, 3/1, 2/1, 1/1	0/2.5
2/-3	4/4, 2/4, 0/4, 3/3, 6/2, 5/2, 4/2, 2/2	0/4
3/-4	6/3, 5/3, 4/3, 6/2, 5/2, 4/2	N/A
4/-5	6/5, 5/5, 4/5, 3/5	N/A
1/-1	3/2, 2/2, 1/2, 0/2, 4/1, 3/1, 2/1	N/A
3/-2	5/5	N/A
5/-4	10/6, 8/6	N/A

引物設計

用戶可以通過 3 種方式鎖定自己的目標序列：基因組位置、序列、基因 ID，IMP 會提取對應的序列并采用 Primer3根據設定的參數設計引物，輸出引物表格。

多序列比對展示

多序列比對是系統進化樹構建的前綴，IMP 支持用戶直接輸入序列或提供基因名字自動提取序列進行多序列比對。

多序列比對展示處，用戶可以調整氨基酸或堿基的上色模式、一行展示的序列長度以便獲得合適長寬比的可視化圖。

序列提取

通過功能搜索或序列搜索或差異基因分析完后獲得的差異基因，可粘貼到這里的Gene list處，提取其Gene, CDS, Protein 和Promoter序列。

基因簇可視化

Gene map viewer 用于可視化基因組范圍的基因分布，查看用戶輸入的基因是否在染色體區域成簇存在。設計有 2 種展示模式：

Overlay：
顯示染色體局部區域的基因分布
Annotation：
顯示基因在染色體水平的分布模式

Overlay可視化結果如下, 可以滾動鼠標縮放可視化區域，點擊 Gene block 會跳轉到 IGV 頁面或基因詳情頁面：

Annotation模式下可視化結果如下, 如果多個基因位置在 0.2M bp內，則合并在一個三角形中展示。

更多基因共線性分析見 https://www.bic.ac.cn/SynColV。

在線實驗設計和差異基因分析

本部分基于Reads-count矩陣采用limma-voom 進行差異基因的鑒定，然后對篩選出的差異基因進行GO/KEGG富集分析.

該功能涉及多個分析步驟，每個步驟頁面結構差不多，下圖是對于表單部分的解釋。

第一步：實驗設計確定要比較的物種和分組信息（不同組織部位差異或不同處理的差異）

按圖所示，順次選擇每個參數即可（可選參數可略過）。

第二步：樣品相關性評估和過濾異常樣品

針對選中的樣品，提取其表達矩陣，并采用DESeq2 類似的方式計算量化因子獲得標準化后的數據矩陣，然后繪制樣品相關性熱圖和 PCA 分析。

下圖中的左右穿梭框顯示了系統自動鑒定出的異常樣品和通過檢測的樣品，用戶也可以根據下面的可視化結果自行調整或篩選樣品。

下面展示的是樣品聚類熱圖和 PCA 分析的結果圖，二者都是交互式圖譜。

12個樣品的表達相關性熱圖展示。行列注釋中的DE_Group: 用戶選擇數據的生物分組信息。Single_group: 檢查是不是有某個組只有 1 個生物學重。Single_batch: 檢查某個批次的數據是不是只有 1 個樣本。Outlier: 標識系統鑒定出的異常樣品。Suggest_remove: 建議移除的樣品。

可視化樣品在主成分分析獲得的第 1 和 2 組成分構成的空間中的分布. Toolkit 部分用戶可以選擇其它主成分進行展示，也可以調整點的顏色、大小、形狀和繪制數據的分布模式。

第三部，設置比較組

拖動要比較的組到對應的框里面去從而進行兩兩比較。

拖動設置比較組.

第四步：設置差異基因過濾閾值

計算出的 FDR 值低于用戶指定的值且表達變化倍數高于用戶指定的值得基因定義為差異基因。

第五步：概覽樣品信息和設置的參數，這一步是提交前的信息確認

提交前確認樣本信息和參數信息。

第六步：差異基因分析結果報告

差異基因分析結果報告包含樣品信息、樣品相關性熱圖、PCA 分析、差異基因熱圖、差異基因火山圖、功能富集分析結果等。每一部分結果圖都可以做進一步定制，也可以導出數據，放到一款高顏值免費在線SCI繪圖工具ImageGP做更多可視化分析。

目錄展示結果報告整體內容，各個部分可點擊直接跳轉。

第一部分是樣品整體相關性信息展示。

第二部分是差異基因和富集分析結果展示。

整個結果也可以導出為 PDF 格式：當所有結果完成加載后，按Ctrl + p會啟動Printer to PDF或打印到 PDF 功能，點擊確認后即可輸出 PDF。

IGV 基因組瀏覽器 {#igvch}

IGV 瀏覽器常用與可視化高通量數據在全基因組范圍或局部基因區域的分布，可以用于展示基因表達豐度的高低，也可以用于發現新的可變剪接事件。

關鍵信息
所有的 track 文件都已標準化為了RPM (reads per million).
所有的 track 縱軸最大值和最小值得已設置為同一個標度，不同 track 的峰圖的高低是可比的。
支持基因名字檢索。

IGV基因組瀏覽器可視化高通量測序數據
高通量數據分析必備-基因組瀏覽器使用介紹 - 1
高通量數據分析必備-基因組瀏覽器使用介紹 - 2
高通量數據分析必備-基因組瀏覽器使用介紹 - 3

文章發表

IMP 于 2023 年 10 月發表于 Nucleic Acids Research, https://doi.org/10.1093/nar/gkad898。

引文：IMP: bridging the gap for medicinal plant genomics. Nucleic Acids Research, gkad898, https://doi.org/10.1093/nar/gkad898

外網3月12日電據中國駐德國大使館網站消息，近日，王毅國務委員兼外交部長代表中國政府宣布，推出“春苗行動”計劃，積極協助和爭取為海外同胞接種國產或外國疫苗。中國政府的這個舉措，體現了對廣大海外僑胞、留學生和中資機構人員的關心和關愛。中國駐德國使領館將采取積極措施，推進“春苗行動”。

駐德使領館將密切關注中國疫苗向歐洲藥監局申請和審批情況。同時，將及時發布德國疫苗接種動態，以方便在德同胞了解掌握相關情況。

德國自2020年12月27日起，正式啟動新冠肺炎疫苗接種工作。

包括中國公民在內的在德居住人員可按聯邦衛生部公布的接種順序（https://www.bundesgesundheitsministerium.de/coronavirus/faq-covid-19-impfung.html#c20413，中文譯文附后）接種，具體接種工作由各地衛生局安排。鑒于各聯邦州存在差異，可先通過https://www.116117.de/de/corona-impfung.php 及時了解居住地所在聯邦州的接種程序、預約流程等。

目前，德國第一階段接種已基本完成，正在推進第二階段接種工作。

駐德使館

2021年3月11日

來源：海外網

新網柏林3月12日電 (記者彭大偉)中國駐德國大使館11日在官網發布《關于在德中國公民接種疫苗的提醒和通告》。

中國駐德國使館在通告中表示，近日，王毅國務委員兼外交部長代表中國政府宣布，推出“春苗行動”計劃，積極協助和爭取為海外同胞接種國產或外國疫苗。中國政府的這個舉措，體現了對廣大海外僑胞、留學生和中資機構人員的關心和關愛。中國駐德國使領館將采取積極措施，推進“春苗行動”。

通告表示，駐德使領館將密切關注中國疫苗向歐洲藥監局申請和審批情況。同時，將及時發布德國疫苗接種動態，以方便在德同胞了解掌握相關情況。

據介紹，德國自2020年12月27日起正式啟動新冠肺炎疫苗接種工作。包括中國公民在內的在德居住人員可按聯邦衛生部公布的接種順序(https://www.bundesgesundheitsministerium.de/coronavirus/faq-covid-19-impfung.html#c20413)接種，具體接種工作由各地衛生局安排。鑒于各聯邦州存在差異，可先通過https://www.116117.de/de/corona-impfung.php及時了解居住地所在聯邦州的接種程序、預約流程等。

目前，德國第一階段接種已基本完成，正在推進第二階段接種工作。(完)

來源：中國新聞網

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