2025年2月底，山東省精細分子作物設計與育種重點實驗室研究團隊與合作單位在《Nature Genetics》發(fā)表了題為《Super pangenome of Vitis empowers identification of downy mildew resistance genes for grapevine improvement》的研究論文。該研究通過構建全球葡萄屬（Vitis）首個單體型解析的超級泛基因組，深入剖析了葡萄的遺傳結構、雜交歷史，并成功鑒定出與霜霉病（DM）抗性相關的基因，為葡萄的遺傳改良和育種提供了關鍵信息。

研究背景：

葡萄（Vitis）作為重要的經(jīng)濟作物，在全球范圍內(nèi)廣泛種植。然而，長期的馴化和育種使得現(xiàn)代葡萄品種遺傳多樣性狹窄，對霜霉病等多種病害的抵抗力較弱，嚴重威脅葡萄產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。野生葡萄蘊含豐富的遺傳多樣性，但尚未得到充分研究和利用。同時，葡萄基因組高度雜合，此前的研究存在基因組組裝不完整、忽視單倍型變異等問題。因此，構建高質(zhì)量的葡萄泛基因組，深入挖掘其遺傳信息，對葡萄的改良和育種至關重要。

研究內(nèi)容：

研究團隊整合了72個葡萄品種（25野生+47栽培），覆蓋歐亞、北美及圓葉葡萄（Muscadinia）。結合PacBio HiFi、ONT超長讀長和Hi-C數(shù)據(jù)，首個單體型完整組裝，驗證中心粒（CENH3抗體輔助）和端粒結構，實現(xiàn)單體型解析，對其進行了群體基因組測序，檢測單核苷酸多態(tài)性（SNPs）和插入缺失（Indels）。通過系統(tǒng)發(fā)育分析、主成分分析（PCA）和群體遺傳結構分析（ADMIXTURE），探究葡萄的遺傳多樣性和進化關系。同時，對葡萄的葉形態(tài)、漿果形態(tài)、霜霉病抗性和氣孔特征等表型進行測定和分析。

AtaGenix 針對葡萄中心粒特異性組蛋白CENH3設計并制備了高特異性抗體（靶向肽段序列：APPRPTRTATDASPS）。通過染色質(zhì)免疫沉淀測序（ChIP-seq），團隊首次在葡萄中精準鑒定了所有19對染色體的中心粒邊界與重復序列組成，為單體型基因組的高質(zhì)量組裝提供了關鍵驗證。這一技術突破解決了復雜基因組中重復序列的組裝難題，確保了后續(xù)泛基因組分析的可靠性。

研究結果：

通過結構變異（SV）分析與轉錄組關聯(lián)研究（SV-eQTL），鑒定出63個與霜霉病抗性顯著相關的SV位點，包括調(diào)控水楊酸信號通路的關鍵基因Vol.HT8（亮氨酸組氨酸轉運蛋白）。發(fā)現(xiàn)歐洲栽培葡萄因NLR家族基因（尤其是TIR-NBARC-LRR亞型）的縮減，導致其抗病性弱于野生種。

綜上所述，本篇研究構建出了首個葡萄屬超級泛基因組，填補了物種級基因組空白，突破單一參考基因組的局限性。探究出霜霉病抗性與NLR基因豐度及SV調(diào)控的基因表達密切相關。Vol.HT8和VvSEC14等基因為分子標記輔助育種提供靶點，助力抗病品種設計。

本研究中提到的針對葡萄中心粒特異性組蛋白CENH3的高特異性抗體是由普健生物提供合成，解決了復雜基因組中重復序列的組裝難題，確保了后續(xù)泛基因組分析的可靠性。

早在2024年5月，北京大學現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科學研究所科研人員發(fā)表在Nature的《Two telomere-to-telomere gapless genomes reveal insights into Capsicum evolution and capsaicinoid biosynthesis》的辣椒基因組研究中，AtaGenix針對辣椒中心粒組蛋白CENH3設計并制備了高特異性抗體（靶向肽段序列未公開）。通過染色質(zhì)免疫沉淀測序（ChIP-seq），團隊首次精準鑒定了辣椒12對染色體的中心粒邊界，發(fā)現(xiàn)其缺乏高拷貝串聯(lián)重復，但被CRM反轉座子大規(guī)模侵入（占比~71%）。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)中心粒模型，為解析復雜作物基因組提供了新視角。

在2025年3月，北京大學研究團隊預發(fā)表的蕓薹屬植物基因組研究《Pancentromere landscape and dynamic evolution in Brassica Plants》中關于BrCENH3蛋白表達以及抗體制備和純化均由普健生物設計并制備。

除此之外，普健生物還開發(fā)了覆蓋15個重要物種的CENH3靶點抗體體系，包括：

1. 十字花科：紫菜薹（Brassica campestris）、擬南芥（Arabidopsis thaliana）

2. 薔薇科：野蘋果（Malus sieversii）、尖齒黑莓（Rubus apetalus）

3. 茄科：番茄（Solanum lycopersicum）、土豆（Solanum tuberosum）、歐白英（Solanum dulcamara）

4. 蕓香科：甜橙（Citrus sinensis）

5. 獼猴桃科：中華獼猴桃（Actinidia chinensis）

6. 楊柳科：黑楊（Populus nigra）

7. 葫蘆科：南瓜（Cucurbita moschata）

8. 其他重要物種：鱷梨（Persea americana）、山茶（Camellia japonica）、酸棗（Ziziphus jujuba var. spinosa）、西班牙鼠尾草（Salvia hispanica）

普健生物作為一家致力于生物技術前沿探索的公司，專注于重組蛋白表達、抗體定制、診斷原料、抗體藥物發(fā)現(xiàn)等自主技術平臺的建設。如果您有蛋白表達、抗體定制或篩選的相關需求，歡迎在文末留言或與我們的技術人員交流！

截至目前，已有400余篇文獻引用了普健生物的一站式蛋白抗體開發(fā)技術服務。每一項成績的取得，都離不開廣大科研人員的信任與支持。為感謝大家的持續(xù)支持，普健生物將一如既往地提供高質(zhì)量的服務，我們的文獻獎勵活動也將長期有效。凡是在發(fā)表的論文中引用普健生物的技術服務并標注：[中文：普健生物(武漢)科技有限公司;英文：AtaGenix Laboratories Co., Ltd.(Wuhan), Wuhan, PR China]，均可獲得專屬獎勵。期待您的參與，共同推進科研事業(yè)的發(fā)展。