科学家达到里程碑:成功完成葡萄树全基因组测序

2023年 09月 22日

研究为葡萄园抵御虫害、干旱和气候逆境铺平道路

在西班牙的一项开创性研究中,来自中船重工集团(CSIC)和巴伦西亚大学(University of Valencia)的科学家们成功绘制出了葡萄基因组图谱,特别是找到了与病虫害和干旱压力相关的基因。这一了不起的成就有望为未来葡萄园的发展铺平道路,使其能够抵御迫在眉睫的气候变化威胁,这也是全球葡萄酒业关注的一个主要问题。

国际努力

这项研究是一个国际合作项目,中船重工集团与巴伦西亚大学的联合中心--综合系统生物学研究所(I2SysBio)积极参与其中。研究人员成功完成了葡萄参考基因组(葡萄)的第4版和第5版。这些版本的基因组包含了大量与害虫诱导胁迫、干旱胁迫有关的基因,甚至还有对果实芳香品质至关重要的基因。

从该项目中获得的宝贵见解将开创一个新时代,使葡萄园能够抵御全球气候变化带来的逆境,而这一发展对保护葡萄酒业的未来至关重要。他们的研究成果已在《园艺研究》和《G3 基因组遗传学》等权威期刊上发表。

以先前的发现为基础

虽然早在 2007 年就完成了对葡萄树的初步测序,但测序结果被认为是不完整的,留下了许多未知区域。现已成功组装的这些基因组片段中,有很大一部分与中心粒和端粒区域(位于染色体的中心和末端)相对应。这些区域非常复杂,充满了重复序列,以前很难读取和解读。

获得完整的基因组就等于揭开了一个物种的完整基因蓝图。有了这些新发现的知识,研究人员就可以深入研究每个基因的功能,将它们与葡萄酒业所必需的性状结合起来,并利用计算生物学工具。这一基因进步与传统育种方法相结合,将极大地促进未来葡萄园的发展。

完善的技术和基因洞察力

第四版基因组揭示了有关所用 PN40024 作物血统的有趣细节。该品种最初被认为是黑比诺品种的衍生物,但后来的基因组分析确定其为赫芬斯泰纳品种--黑比诺与 Schiava Grossa 的杂交品种。此外,第五版基因组可以自信地宣布葡萄基因组的全面测序。

与传统的短读测序技术相比,"长读测序 "是一种DNA测序方法,能够测绘出更长的DNA片段。第四个版本采用了标准的 PacBio 长序列技术,而第五个版本则采用了高保真或 HiFi 技术。HiFi 读数是通过 PacBio 长序列系统上的环形共识测序获得的,具有极高的分辨率,单分子读数准确率高达 99.9%。

项目成本百科和未来之路

这两项科研工作都是在 Cost Grapedia 项目的支持下进行的,该项目是一个联盟数据库,作为一个开放存取平台,旨在解决与获取和利用与葡萄相关的基因、Omic 和表型数据有关的挑战。该项目由巴伦西亚大学拉蒙-卡哈尔项目研究员何塞-托马斯-马图斯(José Tomás Matus)和 I2SysBio(中船重工-紫外线)负责,并得到了欧洲成本办公室(科技合作)的慷慨资助。