PGDBj：幅広い用途に向けた植物ゲノム情報ポータルサイト

かずさDNA研究所植物ゲノム研究部
田畑哲之・平川英樹・中村保一
市原寿子・柴谷-駒井多恵子
大阪大学・大学院医学系研究科
中谷明弘
龍谷大学・農学部
浅水恵理香
Licensed under a Creative Commons表示4.0国際 license(c)2016田畑 哲之（かずさDNA研究所）

研究開発の背景
ゲノム機能情報

ゲノム・cDNA構造情報
クラミドモナス
シアニディオシゾン
ヒメツリガネゴケ
ゼニゴケ
イヌカタヒバ
イネ
コムギ
オオムギ
タバコ
シロイヌナズナ
ミヤコグサ
ダイズ
トマト
イチゴ
カーネーション
ハクサイ
キャッサバ
ヤトロファ
ポプラ
・・

転写産物
代謝産物
変異体
DNAマーカー
連鎖地図

遺伝子機能ネットワーク
有用遺伝子
QTL解析
品種改良

DB
DB
DB

研究開発のねらいと構想
・平成23年度から25年度の統合化推進プログラムで統合化のハブとして構築したポータルサイトPGDBj（Plant Genome DataBaseJapan）のコンテンツを充実させる
・統合化推進プログラムの他課題との連携を深め、横断検索機能の拡充を図る

植物ゲノム情報活用のための統合研究基盤の構築（１）遺伝子オルソログDBの拡充による植物ゲノムDBの統合（２）植物リソースDBの拡充による植物ゲノムDBの統合（３）DNAマーカー情報の拡充による植物ゲノムDBの統合（４）DB間の連携による統合化（５）オントロジーの整備による横断検索の効率化（６）ゲノム情報のアノテーションの高度化

遺伝子オルソログDBの拡充
・配列類似性に基づくDBエントリ間の対応付け
・情報インフラとしてのオルソログDB- 対応付けのための「ハブ」
アカクローバ- 階層化された横断検索
トマト
スサビノリ
- 永続的な生成システム

PGDBj 横断検索

TriFLDB v3（ムギ）TriFLDB v2（ムギ）KEGG/GENES（植物のみ）
シロイヌナズナ
PHYSCObase（ﾋﾒﾂﾘｶﾞﾈｺﾞｹ）
ミヤコグサ
RPOPDB（ポプラ）
クラミドモナス
RARGE（シロイヌナズナ）
TAIR（シロイヌナズナ）
トマト
ミヤコグサ
SALAD（イネ他）
ヤトロファ
RiceXPro（イネ他）
Rice TOGO Browser（イネ他）
ユーカリ
RAP-DB（イネ）

配列類似性による対応付け
CyanoBase（ラン藻）NCBI RefSeq
NCBI Taxonomy

緑色植物
オルソログ
DB

ラン藻
オルソログ
DB

研究開発の概要
・オルソログデータベースのシステム開発– 自動化生成パイプライン
自動化と省力化– データベース本体– 公開ウェブサーバ
再現性と持続性– 検索システム– 可視化システム・オルソログデータベースの構築/更新– 緑色植物とラン藻（他の系統群も生成可能）– NCBI RefSeq R57 → R66 → R75 → R78– データダウンロードページ
定期的に一括生成してデータベース更新

ウェブ経由の検索/解析
オフライン解析アーカイブ

http://pgdbj.jp/od3/
5

オルソログDB・類似アミノ酸配列のクラスターの生成– NCBI RefSeq (Release 66)

類似関係の整理緑色植物40種（約100万配列） データの階層化

ラン藻213種（約80万配列） 検索のインデクス 系統関係に沿ったクラスターの情報

・横断検索やゲノムブラウザとの連携– キーワードやゲノム中の位置情報で検索可能– 文献から取得したデータとの統合– データのハブや検索の起点としての役割
オルソログDBと連携する解析ソフト

・全てを関係データベースに蓄積– 全ての検索結果にユニークなURLを付与– データベースと通信する解析ソフトの開発

詳細はポスター発表でオルソログDBと連携する解析ソフト

植物リソースDBの拡充
1. 配列情報を有する 14 生物種
計1,504,022 件に理研 SABRE2 を介してBRC, NBRP それぞれにリンク

2. カンキツリソース情報 (近畿大学, 果樹研)

3. 検索の PGDBj 横断検索システムへの統合

リソース情報
NBRP
(遺伝研)

BRC
(理研)

カンキツリソースDBNBRPリソース情報 (遺伝研, 理研BRC): 14 生物種 計150万件
カンキツDB (近大, 果樹研): 900個体分＋INSDC他配列・形質情報 66万件
オランダイチゴ、カーネーション、ダイコン、トマト、ナス、スサビノリ

DNAマーカー情報の拡充
1) DNAマーカーやQTL情報の文献キュレーション
・PubMed および育種系雑誌4誌(Breeding Science, Plant Breeding,Euphytica, Molecular Breeding)よりキーワード検索
・植物種名 [OR] 英名 [AND] DNAマーカー関連用語 [OR] QTL関連用語
・2001年以降の文献を対象

2) 機能関連遺伝子やアリル情報の文献キュレーション
・形質キュレーションシステムの構築

重要形質のリストアップ (形質を表す 562 のキーワード)
Pubmed で遺伝子と形質の両方がある文献を検索
文献要旨から遺伝子名・形質に関するセンテンスを収集
・自動キュレーションツールの検討（PubTator (NCBI) ）・オントロジーをアサインする*kazusa DNA marker DB由来マーカーを含む

Number of DNA markers
1000

10000

0

トマト
セイヨウアブラナ
リンゴ
トウガラシ
ナス
コットンウッド
ハクサイ
タルウマゴヤシナシ
モモ
ジャガイモ
ヨーロッパブドウ
キャベツ
サツマイモ
メロン
オランダイチゴ
レタス
ゴマ
キュウリテンサイ
ギニアアブラヤシ
ルベラナズナウメ
カカオ

タルウマゴヤシ

サツマイモ

キャベツ

カナダトウヒ*シロクローバー*

セイヨウアブラナ

ハクサイ

アサ

ギニアアブラヤシ

ゴマ

オレンジ

ダイコン*

ユーカリ*

オランダイチゴ*

ダイズ*

アカクローバー*テーダマツ

マレーヤマバショウ

ナス

30000

トウガラシ*

ウメ

ラッカセイ*

アワ

トマト*

DNAマーカー／QTL DB
対象植物種65種について、文献約1200報より収集したDNAマーカー約20万件、QTL約6800件を公開
上位24植物種の登録件数
Number of QTLs

800

20000
600

400

2000育種向けDNAマーカー検索・対象：9植物種（キャベツ、キュウリ、スイカ、セイヨウナシ、タマネ
ギ、トウガラシ、ナス、ハクサイ、メロン）～形質連鎖マーカー検索～
・登録されている約20万件のDNAマーカーから、形質と連鎖しているDNAマーカーを抽出、一覧および検索機能を作成
・遺伝距離の目安は10cM以内程度、距離情報、文献に記載があれば、候補領域情報も記載。

日本語で簡単に検索可能（3 steps）①②③

その他の技術開発
4. DB間の連携
PGDBj内のコンテンツと外部DBエントリをつなぐための開発
・PGDBj横断検索システム（第一期に構築）による統合化の拡充
PGDBj横断検索システムの機能拡張
・セマンティックウェブ技術による統合化
PGDBjコンテンツのResource Description Framework (RDF)化

5. オントロジーの整備による横断検索の効率化
PGDBjの内部DB間および外部DB間にわたる横断検索を効率化するための開発
・PGDBjコンテンツRDF化のためのオントロジーの整備不足している語彙に基づくオントロジー構築と公開
・実用的な植物関連オントロジーの構築
植物学用語整備の支援
農業形質・生育環境に関わるオントロジーの整備

その他の技術開発
6.ゲノム情報のアノテーションの高度化
PGDBjコンテンツを物理地図に集約し、ゲノム情報に関する情報を高度化・提供するための開発
・物理地図上に集約したデータの視覚化と提供のための設定
ゲノムブラウザ jBrowseの設置
・物理地図座標情報の収集（と変換作業）
マーカーDB、オルソログDBエントリ、リソースDBエントリPlant Genome DataBase Japan

リソース

DNAマーカー他

オルソログDBPGDBjの利用例
・多種多様な植物について信頼度の高いゲノム関連情報を入手できる。
・多様な植物の特性やゲノム配列決定方法などのさまざまな情報を日本語で入手できる。
・自分が調べたいアミノ酸配列が何の遺伝子ファミリーに属するか（＝どのような機能を持っているか）を調べられる。
・特定の遺伝子の、植物種・属・科...間における分布範囲（有無）を調べられる。

・特定の遺伝子ファミリーに属する配列情報を取得できる。
→横断検索インターフェースからダウンロード可能。DB内の配列が機能やファミリーに相当する情報に分類されているため、それらとの類似度に基づき一定の精度で情報を得る事が可能

PGDBjの利用例
・DNAマーカーやQTLに、オルソログで他の種（系統群）の既知情報（位置情報を含めて）を結びつけて機能を推定できる。
→植物種名, 染色体番号や領域など位置情報, 形質タイプの複数の条件を組み合わせた検索から可能

・自分の材料で耐病性マーカーの有無を確認できる。
・複数の生物種にまたがってDNAマーカーを検索できる。
→検索可能な対象生物種が豊富（26生物科65生物種）。植物種の絞り込み等も可能

・検出法を指定してDNAマーカーを検索できる。
→検出法（Agarose, Metaphor, PAGE, 蛍光アナライザー 等）の情報と、それに合わせた絞り込みのフィルターが追加されたことから可能

・キーワード検索によって、形質連鎖マーカーやQTLの絞り込みができる。

PGDBjの利用例
・遺伝子単離やマッピングされている有用・不良形質に関わる座位の染色体上の位置・分布を一括して調査できる。
→形質連鎖マーカー一覧の染色体上の位置により、形質ごとなど個別に検索しなくても一括して把握可能

・理研BRCやNBRPのリソースの中から、病害抵抗性に関わる可能性があるcDNAクローン情報を調べ、分譲依頼できる。
→PGDBjの横断検索システムで表示される結果から、クローン分譲依頼サイトへリンクしたsabreシステムへ移動することが可能

PGDBjへのアクセス数（H24.8〜H28.9）

H24年度
H25年度
H26年度
H27年度
H28年度

訪問者数 (ユニークIP数) (件)総数＞74,300

訪問数 (延べ数) (件)総数＞164,700

研究員

技術員

（かずさDNA研究所）（かずさDNA研究所）

田畑哲之
平川英樹
中村保一
市原寿子
柴谷-駒井多恵子（大阪大学）

中谷明弘（龍谷大学）

浅水恵理香

オントロジー整備WG
アドバイザリー委員会
DBCLS
NBDC

小原光代
藤代継一
阿久津智子

補助員
（かずさDNA研究所）

佐藤かおり
渡邉裕佳
野口佳代
鹿島尚悟

（龍谷大学）

岡真規子