潍坊: 绘就高质量基因组图谱 推动小麦、黄瓜、葡萄精准育种

齐鲁网·闪电新闻4月28日讯4月28日,潍坊市政府新闻办召开“绘就高质量基因组图谱推动小麦、黄瓜、葡萄精准育种”新闻发布会,潍坊现代农业山东省实验室、北京大学现代农业研究院农业大数据平台主任、研究员何航,潍坊现代农业山东省实验室、北京大学现代农业研究院葡萄种质创新与利用实验室主任、研究员叶文秀,潍坊市科技局党组成员、副局长卢芳芳出席发布会,并回答记者提问。

何航介绍小麦、黄瓜完整基因组图谱新成果的学术意义。小麦研究方面,潍坊现代农业山东省实验室、北京大学现代农业研究院和小麦育种全国重点实验室邓兴旺、何航、李博生团队在国际顶尖期刊《自然-遗传》上发表成果,全球首次成功绘制六倍体小麦的端粒到端粒(T2T)完整基因组图谱。小麦T2T基因组CS-IAAS版本1.0填补了小麦基因组研究的空白。实现了染色体无缺口拼接,全面且精准的基因组信息为小麦基因挖掘和育种工作奠定了坚实基础,极大地扩展了小麦遗传改良的基因池。借助该图谱,清晰解析了小麦基因组中着丝粒、端粒和核糖体DNA重复序列等复杂区域,揭示了小麦从四倍体演变为六倍体过程中的染色体倒位情况。对小麦的进化历程和遗传多样性有了更清晰的了解,为小麦品种改良提供了重要的理论依据。提供了全新小麦基因注释,新增4万高置信度基因。例如其中新增的NLR抗病基因等,为培育抗病小麦品种提供了关键靶点,对保障小麦产量和质量具有重要意义。

黄瓜研究方面,张兴平/邓云团队和何航团队的研究成果发表于《分子植物》期刊。通过选取腌制黄瓜强雌自交系CUK2021,利用ONT超长读长和Hi-C测序技术,成功获得包含完整着丝粒和13个端粒的高质量黄瓜参考基因CUK2021。黄瓜的CUK2021参考基因极大地丰富了黄瓜的基因组信息,其完整的结构和精确的序列为黄瓜基因研究提供了全新的视角,新增的基因资源为黄瓜遗传改良提供了更多可能。通过比较CUK2021与中国长黄瓜v4基因组,发现大量结构变异和局部变异以及转座子的作用,有助于深入理解黄瓜的遗传演化机制。利用EMS花粉诱变技术构建了突变体库,鉴定出多个有重要应用价值的突变体,对突变体m96进行深入研究,确定了候选基因Csa1G074800,初步证实其对黄瓜花叶病毒抗性增强的功能,为黄瓜抗病育种和品质改良提供了直接的材料和理论支持。

叶文秀介绍葡萄完整基因组图谱新成果的学术意义。构建了第一个涵盖欧、亚、美三大种群的葡萄属超级泛基因组。组装了全球首个端粒完整单倍型葡萄基因组,以及72份包含25个野生种和47个栽培种葡萄的代表性葡萄材料高质量染色体水平的单倍型基因组组装,总计144个单倍型葡萄基因组,发现了超过6.4万个基因家族,鉴定出132,518个非冗余结构变异。证实了东亚种群未被充分利用。通过葡萄单倍型基因组系统发育进化树的构建,发现欧亚种群和北美种群存在较多杂交事件,而东亚种群较少。挖掘了未被利用的葡萄属植物,为品种改良提供了重要种质资源。展示了高质量泛基因组在重要农艺性状分子标记鉴定以及机理研究中的高效性。研究发现TIR-NBARC-LRR免疫受体蛋白基因家族的基因数量可能是葡萄抗病性的重要决定因素之一;鉴定到已知霜霉病抗性数量性状位点Rpv3中存在减弱抗病性的基因,为未来改进该数量性状位点的利用提供了重要信息;通过多组学关联分析,鉴定出近2000个与葡萄抗霜霉病相关数量性状位点;发现一个氨基酸转运蛋白基因VvLHT8可能通过负调控葡萄水杨酸合成和气孔免疫反应进而抑制葡萄抗病性。

闪电新闻记者刘九省潍坊报道