植物育种家总是努力开发满足种植者、生产者和消费者的新品种。
为了做到这一点，育种人员使用遗传标记将野生物种的理想性状引入到他们的栽培表亲中。要将这些标记物转移到不同的物种之间是很困难的，但纽约日内瓦康奈尔农业科技大学的一组葡萄育种家、遗传学家和生物信息学专家已经提出了一种强大的新方法。
康乃尔农业科技大学VitsGen2团队成员、园艺学教授布鲁斯·雷斯奇(Bruce Reisch)对霞多丽葡萄上的白粉病进行了评估。
他们的研究发表在1月21日的《自然通讯》杂志上，详细介绍了“用rhAmpSeq对Vitis共线核心基因组进行单倍分型可以改善不同属的标记转移能力”。
研究小组开发遗传标记的新技术使标记在葡萄品种间的传代率有了飞跃式的提高——从2%提高到92%。有了它，世界各地的育种者可以筛选他们的葡萄品种，立即发现他们想要的特性——不管他们是什么品种，来自哪里，或者他们的父母是什么品种。
“这种新的标记开发策略远远超出了葡萄的范畴，”合著者、农业和生命科学学院园艺学教授、康奈尔葡萄育种和遗传学项目负责人布鲁斯·雷斯奇(Bruce Reisch)说。“它适用于不同葡萄育种项目、植物物种和其他多种生物的育种和遗传研究。”
育种者通过识别指向特征相关基因的DNA标记、选择携带这些标记的植物并进行跨物种育种，从而将所需的本地物种特征引入到栽培物种中。然而，对于葡萄树和其他植物来说，进化已经完全重新洗牌了基因的桥牌，以至于用某些葡萄品种开发的标记对野生品种或它们的杂交品种不起作用。
然而，育种者必须有可靠的标记来培育出口味更好、耐候性更好或抗病能力更强的葡萄新品种，特别是在气候变化增加了病害压力并改变了许多栽培葡萄品种的生长范围的情况下。
为了创建遗传标记，研究团队使用新的自动化DNA测序技术来创建葡萄树的“核心基因组”，匹配10个物种基因组共享的重要区域。利用强大的新型rhAmpSeq基因定位技术，他们瞄准这些区域来开发强大的DNA标记。
在研究小组开发的2000个标记中，92%的标记与四个葡萄家族相匹配，这些葡萄家族跨越了葡萄属的多样性，包括2000万年前分化出来的相关物种。
研究人员已经将这些新标记应用于22000多棵葡萄树，其中包括美国农业部农业研究服务中心的国家葡萄树采集。这些标记也能可靠地绘制出muscadine葡萄的图谱，这是一种原产于美国东南部的葡萄亚种，也是抗病基因的主要来源。
其他原产于北美和亚洲的葡萄品种也更能适应不同的气候和土壤条件，此外还具有抗病性。
“这个工具比我们意识到的要强大得多，”合著者兰斯·卡德尔-戴维森说，他是康奈尔大学综合植物科学学院的兼职教授，同时也是美国农业部日内瓦葡萄遗传研究组的植物病理学家。“它提供了很多新的机会来建立以前不存在的联系。现在我们都在说同一种语言。”
这项将葡萄基因组翻译成育种者通用语言的突破是VitisGen2项目的核心任务，这是一个多机构研究项目的第二次迭代，新的标记开发战略正是从这个项目中产生的。
“这是一项改变游戏规则的工作，而这仅仅是个开始，”国家葡萄研究联盟(National Grape Research Alliance)主席唐纳·布朗(Donnell Brown)说。“从这里开始，我们可以大大加快基因探索，这将帮助我们提高水果和生产质量，并最终应对病虫害、气候变化等威胁。”
论文的共同作者是康奈尔生物技术研究所的博士后研究员邹成和瑞施实验室的博士后研究员阿维纳什·卡恩。
这项工作得到了美国农业部和国家科学基金会的资助。
莎拉·汤普森是康奈尔农业科技公司的自由撰稿人。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：http://news.cornell.edu/stories/2020/01/genetic-marking-discovery-could-ease-plant-breeders-work