CGM第481期：葡萄属超级泛基因组辅助抗霜霉病基因挖掘和种质创新

葡萄作为最古老的驯化作物之一，漫长的持续驯化和多年的育种改良导致现代葡萄品种的遗传多样性缩小和抗性丢失，使其易受病虫、逆境等各种不利条件的影响。野生葡萄以其丰富的遗传多样性和超强的抗性基因再次受到关注，但以大群体染色体级基因组组装为基础，涵盖主要品种，特别是包含东亚野生种葡萄的属级泛基因组一直未见报道。构建葡萄属超级泛基因组是了解葡萄遗传多样性、开展功能基因组学研究、识别隐性遗传特性以及葡萄精准改良的关键资源。

本研究首先组装了酿酒葡萄（Vitis vinifera）霞多丽的完整单倍型基因组，并基于ChIP-seq数据鉴定了葡萄着丝粒序列，解析着丝粒的卫星重复序列结构特征，发现单倍型着丝粒之间的显著差异，表明其快速进化。其次，本研究选取了72个代表性葡萄材料（包括25个野生种和47个栽培种）进行染色体水平的单倍型基因组组装，首次构建了单倍型系统发育进化树，揭示了葡萄属植物复杂的育种历史和丰富的遗传多样性。其次，本研究还系统分析了葡萄属免疫受体蛋白基因家族NLR，结合三大种群的葡萄和圆叶葡萄抗霜霉病数据发现，TIR-NBARC-LRR家族的NLR基因在抗病（野生葡萄）和感病葡萄（栽培葡萄）中存在显著数量差异，因此有可能是葡萄抗霜霉病表型差异的重要因素之一。

本研究进一步绘制了迄今为止最完整的葡萄基因组结构变异（SV) 图谱，在67个葡萄属植物中鉴定出132,518个非冗余SV，并构建了第一个涵盖欧、亚、美三大种群的葡萄属图形泛基因组，对113个葡萄样本的霜霉病抗性表型、气孔表型以及霜霉病侵染转录组数据进行了基因组变异的eQTL分析，鉴定出63个SV-eQTL和1,808个SNP-eQTL与葡萄抗霜霉病显著相关，其中一个SV-eQTL定位到一个氨基酸转运蛋白基因VvLHT8。分子功能实验发现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，证实了高质量泛基因组辅助的多组学关联分析在作物重要农艺性状分子标记开发及功能基因挖掘中的高效性。本研究构建的葡萄属超级泛基因组不仅加深了对葡萄生物进化和育种改良的理解，也为精准改良葡萄抗病性和多样性提供了重要的科学基础。