基因組學(xué)的突破為氣候耐受的葡萄酒品種鋪平了道路
一種新的測序技術(shù),結(jié)合新的計(jì)算機(jī)算法,可以提供有關(guān)各種生物的復(fù)雜基因組的詳細(xì)信息,已被用于生產(chǎn)高品質(zhì)的赤霞珠草案基因組序列,世界上最受歡迎的紅葡萄品種報(bào)告加州大學(xué)戴維斯分?;蚪M學(xué)專家。新基因組裝配的成功,允許研究人員組裝生物體DNA的大片段,也在常見的研究植物擬南芥和珊瑚蘑菇(Clavicorona pyxidata)上得到證實(shí)。研究結(jié)果將于10月17日在“ 自然方法 ”雜志上發(fā)表。
這項(xiàng)三管齊下的概念驗(yàn)證研究使用了由加利福尼亞州門洛帕克的Pacific Biosciences開發(fā)的名為FALCON-unzip的開源基因組裝配過程。該研究由該公司領(lǐng)先的生物信息學(xué)家Chen-Shan Chin領(lǐng)導(dǎo)。負(fù)責(zé)赤霞珠測序工作的首席研究員是Dario Cantu,他是加州大學(xué)戴維斯分校葡萄栽培和釀酒學(xué)系的植物遺傳學(xué)家,專門研究植物和微生物基因組學(xué)。
“對(duì)于葡萄基因組學(xué),這種新技術(shù)解決了限制葡萄酒品種基因組資源開發(fā)的問題,”坎圖說。“這就像最終能夠開啟我們想要長時(shí)間飲用的葡萄酒瓶一樣。“新的過程可以快速獲取赤霞珠從其親本遺傳的遺傳信息,使我們能夠識(shí)別遺傳標(biāo)記,用于培育具有改良性狀的新葡萄藤,”他說。
普通葡萄樹Vitis vinifera的第一個(gè)基因組序列于2007年完成。因?yàn)樗腔谄咸哑贩N而生成的,以簡化基因組裝配程序,而不是栽培品種,該序列缺乏許多基因組細(xì)節(jié),坎圖說,經(jīng)濟(jì)上重要的釀酒葡萄品種。
他指出,新的測序技術(shù)將使他的研究小組能夠?qū)Τ嘞贾楹推渌哂袣v史和經(jīng)濟(jì)意義的葡萄酒品種進(jìn)行比較研究。
“這將有助于我們了解赤霞珠赤霞珠的成分,”他說。
戰(zhàn)勝氣候變化:
“通過這種新的基因組學(xué)方法產(chǎn)生的新基因組信息將加速新抗病葡萄品種的開發(fā),這些葡萄品種可生產(chǎn)出高品質(zhì),美味的葡萄,更適合環(huán)境變化,”坎圖說。
世界上許多主要的葡萄種植區(qū)域已經(jīng)記錄了氣候變化引起的氣溫升高。在加利福尼亞州,葡萄作物的價(jià)值變化很大并且受當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊懞艽?,因此即使氣溫升高,新品種也能茁壯成長尤為重要。
“在氣候惡化的情況下,干旱和高溫壓力對(duì)納帕和索諾瑪?shù)葍?yōu)質(zhì)葡萄栽培區(qū)尤為重要,”坎圖說。
揭開葡萄栽培之謎:
坎圖說,新的測序工作也可以回答幾個(gè)世紀(jì)以來圍繞赤霞珠祖先的一些問題。
“獲取這些基因組信息在歷史上是令人著迷的,”坎圖說,并指出赤霞珠葡萄品種的歷史可以追溯到17世紀(jì)。他指出,1997年加州大學(xué)戴維斯分校的植物遺傳學(xué)家Carole Meredith使用DNA指紋技術(shù)鑒定了赤霞珠和長相思作為生產(chǎn)赤霞珠的兩個(gè)品種。
“今天,你可以在除南極洲之外的每個(gè)大陸上發(fā)現(xiàn)赤霞珠,”坎圖說。“由于葡萄藤已被植物插條繁殖而不是從種子中繁殖,所有赤霞珠葡萄藤在遺傳上都是相同的,除了一些自發(fā)的克隆突變。”“使用這種新的基因組測序過程,我們現(xiàn)在可以開發(fā)出將重要性狀與新品種結(jié)合所必需的遺傳標(biāo)記,”Cantu說。“自從上次為赤霞珠做了400年以來,我們可以做得更好。”
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