山葡萄（Vitis amurensis Rupr.）是一種屬于東亞種群區(qū)的野生葡萄，是葡萄屬中最抗寒的物種。野生山葡萄原產(chǎn)中國東北、華北及朝鮮半島北部、俄羅斯遠(yuǎn)東地區(qū)，是我國東北地區(qū)的特產(chǎn)，其果實(shí)可鮮食和釀酒。山葡萄在葡萄育種和葡萄酒產(chǎn)業(yè)中被廣泛使用，僅在國內(nèi)，中國本土山葡萄及其衍生品種的種植面積超過1.5萬公頃。高質(zhì)量參考基因組的組裝和注釋對山葡萄重要農(nóng)藝性狀的功能基因組學(xué)研究和對山葡萄的遺傳改良具有重要理論意義和應(yīng)用價(jià)值。

 

　　2024年4月26日，Horticulture Research雜志在線發(fā)表了山東省葡萄研究院聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所、華北理工大學(xué)、成都中醫(yī)藥大學(xué)、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所多家單位合作完成的題為“De novo assembling a high-quality genome sequence of Amur grape （Vitis amurensis Rupr.） gives insight into Vitis divergence and sex determination” 的研究論文。該研究使用ONT、DNBSEQ和Hi-C測序數(shù)據(jù)，對中國山葡萄品種‘左山一’進(jìn)行了從頭組裝，獲得了一個(gè)高質(zhì)量基因組。BUSCO評估值均高達(dá)97.5%，最終組裝序列大小為522.28 Mb， contig N50長度為2,512,611bp，注釋得到了27,635個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因。基于這個(gè)高質(zhì)量的山葡萄基因組，比較了以山葡萄、歐洲葡萄、河岸葡萄為代表的東亞種、歐亞種以及美洲種之間的進(jìn)化關(guān)系以及染色體結(jié)構(gòu)變異。發(fā)現(xiàn)三個(gè)種之間的分歧時(shí)間約為2.3-2.8 百萬年前，而歐洲葡萄和山葡萄的親緣關(guān)系比河岸葡萄更近。并發(fā)現(xiàn)三種葡萄在3、9、10和18號染色體有大的倒位，這些大的染色體結(jié)構(gòu)變異可能導(dǎo)致了三者在進(jìn)化上的分歧。

 

　　研究人員以本研究組裝的山葡萄基因組為參考基因組，基于包括雌、雄、兩性性別的山葡萄自然群體的重測序數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇性清除（Selective Sweep）分析，在山葡萄基因組2號染色體上鑒定了一個(gè)高度可信的山葡萄性別決定區(qū)（sex-determining region），這個(gè)山葡萄性別決定區(qū)與在歐洲葡萄中鑒定的性別決定區(qū)高度同源。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)在山葡萄3號和16號染色體上可能也存在與性別決定相關(guān)的區(qū)域。性別決定區(qū)的研究，對于未來培育產(chǎn)業(yè)上所需求的兩性花山葡萄品種十分重要。

 

　　山葡萄酒是中國特色葡萄酒中的一抹亮點(diǎn)，是表達(dá)“中國風(fēng)土特色”的代表性葡萄品種。山葡萄高質(zhì)量基因組的完成，為山葡萄的深入研究提供了重要的數(shù)據(jù)支撐和理論基礎(chǔ)，是“中國葡萄酒，當(dāng)驚世界殊”發(fā)展過程中的重要標(biāo)志。

 

　　山東省葡萄研究院葡萄種質(zhì)資源與育種創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)王鵬飛研究員為該論文的第一作者，成都中醫(yī)藥大學(xué)博士生孟繁博為論文的共同第一作者，山東省葡萄研究院趙紅軍研究員與華北理工大學(xué)王希胤教授為論文的共同通訊作者，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院特產(chǎn)研究所楊義明副研究員、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也參與了本研究的相關(guān)工作。該研究獲得了山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（重大科技創(chuàng)新工程）、山東省農(nóng)業(yè)良種工程、山東省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。（撰稿：王鵬飛  核稿：趙紅軍）