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Science封面文章:葡萄演化中的雙重馴化和性狀起源
日期:2023-03-22 21:08:29

葡萄,是全世界最為廣泛種植的經(jīng)濟(jì)作物之一,作為水果、釀酒原料,葡萄種植始終伴隨人類文明。那么,人類最早栽種葡萄的時(shí)間是什么時(shí)候?釀酒葡萄和鮮食葡萄的起源一樣嗎?這些問題的答案,學(xué)術(shù)界此前一直多有爭(zhēng)論。

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云南農(nóng)業(yè)大學(xué)作為第一單位在《Science》上發(fā)表題目為“Dual domestications and origin of traits in grapevine evolution”的文章,該研究由云南農(nóng)業(yè)大學(xué)牽頭,匯集26個(gè)國(guó)家和地區(qū)70多名科學(xué)家完成的大型國(guó)際合作項(xiàng)目,形成了葡萄起源、遷徙、品種分化研究領(lǐng)域的多個(gè)重要結(jié)論,為葡萄基因組輔助育種、品種溯源提供了重要參考數(shù)據(jù)集,對(duì)葡萄種質(zhì)資源挖掘,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重大意義,標(biāo)志著我國(guó)葡萄生物資源研究達(dá)到世界領(lǐng)先地位。該論文被Science選為當(dāng)期封面論文,并受邀參加2023年3月Science期刊年會(huì)推薦論文。Science同期還刊發(fā)了題為“Two domestications for grapes”的評(píng)論文章,對(duì)該研究進(jìn)行了介紹并給予了高度評(píng)價(jià)。

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該研究成果提出和闡釋了幾個(gè)重要觀點(diǎn):

1、論證栽培葡萄起源的時(shí)間大約在距今1.1萬年前,遠(yuǎn)比此前人類認(rèn)知的起源時(shí)間要早,表明葡萄是最早馴化的水果,為研究作物起源馴化、葡萄栽培考古學(xué)研究提供了重要線索

2、揭示栽培葡萄馴化中心為兩個(gè),為雙起源中心模式,糾正了此前的單起源中心理論,是葡萄研究的重要里程碑結(jié)果;

3、證明釀酒葡萄和鮮食葡萄在不同區(qū)域同時(shí)起源,并且起源初期遺傳背景就具有重大的差異,徹底解決了學(xué)術(shù)界對(duì)鮮食葡萄和釀酒葡萄起源長(zhǎng)達(dá)數(shù)百年的爭(zhēng)議;

4、構(gòu)建幾乎覆蓋所有栽培葡萄遺傳資源高精度親緣關(guān)系譜系圖,可以實(shí)現(xiàn)葡萄品種的定向育種和設(shè)計(jì)育種;

5、發(fā)現(xiàn)了大量的葡萄人工馴化形狀控制基因,特別是找到了釀酒葡萄和鮮食葡萄人工馴化的差異基因,為葡萄功能基因組學(xué)研究和育種提供素材;

6、在此研究基礎(chǔ)上,結(jié)合人類活動(dòng)、歷史氣候變遷等因素,繪制了葡萄起源和人工馴化、改良的全景圖。

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栽培葡萄起源、馴化、擴(kuò)散全景圖

上述研究解決了葡萄研究領(lǐng)域的諸多爭(zhēng)議,我國(guó)是世界鮮食葡萄的重要產(chǎn)區(qū),云南是我國(guó)重要的早熟鮮食葡萄產(chǎn)區(qū),但葡萄產(chǎn)業(yè)發(fā)展卻因“種業(yè)”問題受制于人。立足該成果對(duì)葡萄的經(jīng)濟(jì)性狀控制基因的全面解析,可建立葡萄基因組輔助育種技術(shù),在短期內(nèi)突破葡萄種業(yè)難題,為我國(guó)葡萄產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展保駕護(hù)航。

綜上所述,該研究通過大量測(cè)序、全基因組關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)手段解釋了葡萄的馴化起源,對(duì)葡萄育種有著里程碑式的意義。

—— 參考文獻(xiàn) ——
1 Dong Y, Duan S, Xia Q, et alDual domestications and origin of traits in grapevine evolution[J]. Science, 2023, 379(6635): 892-901.

2 Allaby RGTwo domestications for grapes[J]. Science, 2023, 379(6635): 880-881.

Agripheno?高通量基因分型檢測(cè)平臺(tái)

Agripheno?高通量基因分型檢測(cè)平臺(tái)包括高通量Oktopure DNA提取儀、Nexar?模塊化內(nèi)聯(lián)液處理與分析系統(tǒng)、Soellex?高通量PCR水浴熱循環(huán)系統(tǒng)和Araya?內(nèi)聯(lián)熒光檢測(cè)系統(tǒng)。Oktopure DNA提取儀采用磁珠的方法提取DNA,通量達(dá)到800個(gè)樣本/3小時(shí)。同時(shí),適用于多種樣本類型的DNA提取,包括植物葉片、種子,毛發(fā)、血方卡、精液、口拭子、唾液、組織等。提取的DNA適用于多種下游應(yīng)用,如基因分型、一代測(cè)序、二代測(cè)序等。Nexar高通量吸取樣品DNA和引物、mix至384孔卷帶并封膜。Soellex對(duì)封膜完成的卷帶進(jìn)行PCR水浴熱循環(huán),每次最多可達(dá)230,000個(gè)樣本。Araya對(duì)水浴完成的卷帶掃描分析,28秒掃描一張卷帶。Agripheno?基因分型采用KASP(Kompetitive Allele Specific PCR)原理,對(duì)目標(biāo)SNPs和InDels進(jìn)行精準(zhǔn)的雙等位基因分型。反應(yīng)體系僅1.6μl,具有高通量、低成本,準(zhǔn)確率和檢出率接近100%的明顯優(yōu)勢(shì)。

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服務(wù)流程及特點(diǎn):

● 客戶須提供每個(gè)位點(diǎn)至少10個(gè)陽(yáng)性對(duì)照
● 服務(wù)周期引物測(cè)試完成后,每批樣品一周內(nèi)出結(jié)果
● 服務(wù)特點(diǎn):高通量、低成本、快速準(zhǔn)確

DNA提取服務(wù)

針對(duì)玉米、大豆及水稻等作物的不同組織/器官(葉片、種子等),利用標(biāo)準(zhǔn)的SDS/CTAB法和磁珠法開展DNA提取工作,可實(shí)現(xiàn)單日普通質(zhì)量10,000份和高質(zhì)量5,000份的DNA提取。
分子標(biāo)記開發(fā)與檢測(cè)服務(wù)

根據(jù)目標(biāo)DNA/基因序列,可開發(fā)高效的分子標(biāo)記(SNP-KASP、SSR等),并可實(shí)現(xiàn)單日最高一萬SSR數(shù)據(jù)點(diǎn),以及數(shù)以十萬計(jì)的SNP數(shù)據(jù)點(diǎn)檢測(cè)。

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芯片檢測(cè)服務(wù)
基因組育種芯片是將大規(guī)模的基因組測(cè)序、功能基因組研究的最新成果與國(guó)際最先進(jìn)的SNP芯片技術(shù)相結(jié)合,構(gòu)建的服務(wù)于育種的基因組技術(shù)工具。目前,種業(yè)芯片檢測(cè)平臺(tái),可以提供依托于Affymetrix基因芯片平臺(tái)的固相芯片檢測(cè)服務(wù)(如Maize-6H60K、Maize-6H90K、Soybean-180K等)、以及依托于華大智造MGISEQ-2000檢測(cè)平臺(tái)的液相芯片檢測(cè)服務(wù)。
兩大檢測(cè)平臺(tái)技術(shù)路線如下:
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靶向測(cè)序服務(wù)

靶向測(cè)序技術(shù)主要分為基于多重PCR的靶向基因捕獲技術(shù)(GenoPlexs)和基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術(shù)(GenoBaits)兩種??赏瓿蓡螛悠?0-5000和3000-40000標(biāo)記的基因型分析,并達(dá)到可設(shè)計(jì)區(qū)域覆蓋度高于95%,擴(kuò)增子均一性高于90%的捕獲效率。

GenoPlex基于多重PCR的靶向基因捕獲技術(shù)方案

GenoBaits基于液相探針雜交的靶向基因捕獲技術(shù)方案

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