布拉加托研究所利用尖端遗传工具推进长相思的育种工作

新西兰布拉加托研究所（BRI）正在通过长相思2.0（SB2.0）计划推进葡萄改良工作，该计划旨在开发该国主要葡萄酒品种的改良克隆。虽然首要目标是改良长相思，但新西兰葡萄种植者协会（NZW）领导的基础遗传学项目已经为葡萄酒行业带来了重要资产。这些资产包括新的疾病和病毒检测能力、可扩展的筛选工具、现代化的遗传指纹识别方法、强大的数据系统，以及更强大的本地和国际合作伙伴关系。

SB2.0 项目经理 Darrell Lizamore 博士重点介绍了 BRI 新育种葡萄园取得的进展。该葡萄园是开发和选育新克隆品种的明显标志。然而，许多工作都是在幕后进行的，在这里建立了现代化的资源，以加快葡萄树的生产和筛选，同时降低风险和成本。

建立一支高效的团队是 SB2.0 早期面临的挑战之一。该计划需要科学家、行业专家、技术顾问、投资者代表和沟通专家的组合。尽管与其他育种计划相比资源有限，但生物资源研究所还是组建了一支拥有遗传学、植物生理学、生物信息学、分子生物学和葡萄栽培专业知识的团队。与当地和国际专家的合作有助于将研究创新与产业需求相结合。

在植物育种过程中，精确测量对于从大量种群中识别优秀个体至关重要。在过去一年中，SB2.0 投资优化了该计划的核心性状测量方法。这包括新设备、培训和数据系统，以提高选育过程的可靠性和效率。这些资源现在可供更广泛的行业使用，以应对未来的挑战，如适应气候和减少投入。

采用分子诊断技术，利用土壤样本的聚合酶链反应和扩增子测序，确认育种葡萄园中没有根瘤蚜。通过检测卷叶病毒的内部规程，可以对种植者发现的花蕾运动进行全年检测。Vure 平台使种植者能够在日常葡萄园工作中报告异常葡萄树。

2023 年，BRI 完成了长相思的参考基因组，为确定克隆之间的基因变化提供了基准。此后，该团队对商业克隆和 SB2.0 培育的约 100 个新克隆之间的差异进行了鉴定。通过这项工作，可以通过 DNA 检测轻松识别克隆，并更好地了解基因变化对性状的影响。基因组组装管道还用于其他品种，如白诗南、霞多丽、黑比诺和砧木。

为了简化基因检测，BRI 开发了新的 DNA 提取和测序方法，降低了每株葡萄树的成本，并能检测到更广泛的基因差异。生物信息学管道可靠地识别了克隆变异，并绘制了控制性状表达的分子开关图。数据由一个数字数据库管理，该数据库集成了条形码和 QR 码标识符，在国家高性能计算基础设施上运行。

该研究所利用这些工具对其国家葡萄藤采集数据库进行了现代化改造，并正在研究风土和环境压力如何影响葡萄的性状。通过标准化的接种体生产和使用美国农业部/康奈尔大学开发的黑鸟成像平台进行自动分离叶片检测，白粉病筛选变得更具可扩展性。人工智能可在数小时内从大型图像数据集中区分霜霉病和叶毛。

这项技术可支持杀菌剂抗性测试和当地白粉病菌分离的快速诊断。在抗旱性研究方面，BRI 对 80 株葡萄树进行了温室试验，以找到可扩展的用水效率指标。与波尔多农业科学公司的合作引入了光合作用和蒸腾作用的快速测量工具。在华盛顿州立大学马库斯-凯勒（Markus Keller）的指导下，利用机器人成像方法将实验室实验与田间暴露相结合，进行耐寒性筛选。

经过四年的无菌小苗生产，BRI 现在可以将新的克隆品种从实验室转移到苗圃，再转移到葡萄园，成活率超过 97%。特殊的管理计划加速了葡萄藤的生长，因此可以更快地开始筛选。马尔堡（Marlborough）的实验正在测试繁殖策略，如将芽顶嫁接到成熟的葡萄藤上，以加快商业试验的进程。

新西兰政府最近提出了更新基因技术定义的立法建议。生物资源研究所的科学团队贡献了专业技术知识，为葡萄酒行业内的基因技术教育和市场准入考虑提供支持。该团队对非转基因编辑步骤进行了测试，从而可以在早期验证育种策略。

在国际上，SB2.0 通过访问加州大学戴维斯分校、康奈尔大学、美国农业部、E.&J.加洛酒厂、盖森海姆大学（德国）、ICVV（西班牙）等机构，并接待了来自瑞士和美国的育种者。

在当地，该平台通过研讨会和会议将资助公司、种植者社区和行业委员会与科学联系起来，促进对育种优先事项的双向学习。

下一阶段，SB2.0 将通过运行与遗传学相关联的客观筛选工作流程，重点选择使长相思更能抵御霜霉病、干旱和霜冻的性状，然后再将有前景的材料转入商业化前试验。SB2.0开发的工具已经为一些项目提供了支持，如杀菌剂抗性调查、基于RNA的卷叶病毒处理方法、黑比诺克隆品种多样性研究，以及与生物经济科学研究所合作培育耐病品种。

该计划不仅旨在开发改良的长相思克隆品种，而且还通过葡萄酒行业的创新与合作，加强新西兰在气候条件变化和病害压力演变的情况下持续改良葡萄品种的能力。