近日，基因組所周永鋒課題組與美國加州大學(xué)共同發(fā)表了野生葡萄的抗皮爾斯病的全基因組效應(yīng)和氣候適應(yīng)性機(jī)制，深度剖析了在野生葡萄中由苛養(yǎng)木桿菌引起的皮爾斯病的復(fù)雜遺傳結(jié)構(gòu),，并篩選到了抗性關(guān)聯(lián)的基因組區(qū)域，確定了適合遺傳引入易感作物的候選基因，通過比較育種系和野生葡萄物種的特征,，發(fā)現(xiàn)了皮爾斯病關(guān)鍵抗性性狀起源的線索,。相關(guān)研究成果發(fā)表在《通訊生物學(xué)（Communications Biology）》上。

圖1 V.arizonica樣本采集和表型數(shù)據(jù)

圖2 PdR1區(qū)域的遺傳分析

皮爾斯?。╔ylella fastidiosa）是由一種革蘭氏陰性細(xì)菌——苛養(yǎng)木桿菌引起的,，這種細(xì)菌會(huì)阻塞植物的導(dǎo)管，造成水分和養(yǎng)分的運(yùn)輸障礙,，進(jìn)而導(dǎo)致植物出現(xiàn)焦葉,、干葉的癥狀。目前,，野生葡萄中抵抗這種細(xì)菌的抗性基因位點(diǎn)及其基因組結(jié)構(gòu)知之甚少,，特別是多基因效應(yīng)的抗性位點(diǎn)分布如何適應(yīng)不同的氣候變化的機(jī)制仍不清晰。

圖3 不同數(shù)據(jù)集中的耐藥性和易感性

研究人員以北美野生葡萄種（V. arizonica）為研究對(duì)象,，通過全基因組關(guān)聯(lián)分析并結(jié)合群體基因組,、轉(zhuǎn)錄組,、比較基因組學(xué)分析，結(jié)合全基因組關(guān)聯(lián)分析,，發(fā)現(xiàn)了多個(gè)與抗性相關(guān)的基因區(qū)域以及候選基因,，以及結(jié)構(gòu)變異在皮爾斯病抗性中的作用。同時(shí)基于54個(gè)氣候模型預(yù)測(cè),，確定了在苛養(yǎng)木桿菌壓力下可能擴(kuò)大或收縮的區(qū)域,，比如加拿大，東歐,，俄羅斯和北亞的大部分地區(qū)氣候?qū)⒌陀?0°C BIO8閾值,，這些地區(qū)未來受到病原體威脅較小。此研究提供了葡萄有關(guān)皮爾斯病抗性的遺傳學(xué),、進(jìn)化和生態(tài)學(xué)信息,，并針對(duì)這種在經(jīng)濟(jì)上具有破壞性和不斷蔓延的病原體提供防治策略。

加州大學(xué)伯克利分校博士后Abraham Morales-Cruz,、加州大學(xué)爾灣分校博士后Jonas Aguirre-Liguori為論文的共同第一作者,，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所周永鋒研究員、加州大學(xué)戴維斯分校Dario Cantu教授和加州大學(xué)爾灣分校Brandon S. Gaut教授為共同通訊作者,。來自加州大學(xué)戴維斯分校的Andrew Walker教授,、美國農(nóng)業(yè)部圣華金谷農(nóng)業(yè)中心Summaira Riaz教授等國際合作者參與了該研究。該項(xiàng)目得到了美國國家科學(xué)基金會(huì)（NSF #17414627）,、葡萄栽培基金會(huì)和加州大學(xué)墨西哥分校博士后研究基金的資助,。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s42003-023-04938-4