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2025年2月底，山东省精细分子作物设计与育种重点实验室研究团队与合作单位在《Nature Genetics》发表了题为《Super pangenome of Vitis empowers identification of downy mildew resistance genes for grapevine improvement》的研究论文。该研究通过构建全球葡萄属（Vitis）首个单体型解析的超级泛基因组，深入剖析了葡萄的遗传结构、杂交历史，并成功鉴定出与霜霉病（DM）抗性相关的基因，为葡萄的遗传改良和育种提供了关键信息。
研究背景：
葡萄（Vitis）作为重要的经济作物，在全球范围内广泛种植。然而，长期的驯化和育种使得现代葡萄品种遗传多样性狭窄，对霜霉病等多种病害的抵抗力较弱，严重威胁葡萄产业的发展。野生葡萄蕴含丰富的遗传多样性，但尚未得到充分研究和利用。同时，葡萄基因组高度杂合，此前的研究存在基因组组装不完整、忽视单倍型变异等问题。因此，构建高质量的葡萄泛基因组，深入挖掘其遗传信息，对葡萄的改良和育种至关重要。
研究内容：
研究团队整合了72个葡萄品种（25野生+47栽培），覆盖欧亚、北美及圆叶葡萄（Muscadinia）。结合PacBio HiFi、ONT超长读长和Hi-C数据，首个单体型完整组装，验证中心粒（CENH3抗体辅助）和端粒结构，实现单体型解析，对其进行了群体基因组测序，检测单核苷酸多态性（SNPs）和插入缺失（Indels）。通过系统发育分析、主成分分析（PCA）和群体遗传结构分析（ADMIXTURE），探究葡萄的遗传多样性和进化关系。同时，对葡萄的叶形态、浆果形态、霜霉病抗性和气孔特征等表型进行测定和分析。
AtaGenix 针对葡萄中心粒特异性组蛋白CENH3设计并制备了高特异性抗体（靶向肽段序列：APPRPTRTATDASPS）。通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq），团队首次在葡萄中精准鉴定了所有19对染色体的中心粒边界与重复序列组成，为单体型基因组的高质量组装提供了关键验证。这一技术突破解决了复杂基因组中重复序列的组装难题，确保了后续泛基因组分析的可靠性。
研究结果：
通过结构变异（SV）分析与转录组关联研究（SV-eQTL），鉴定出63个与霜霉病抗性显著相关的SV位点，包括调控水杨酸信号通路的关键基因Vol.HT8（亮氨酸组氨酸转运蛋白）。发现欧洲栽培葡萄因NLR家族基因（尤其是TIR-NBARC-LRR亚型）的缩减，导致其抗病性弱于野生种。
综上所述，本篇研究构建出了首个葡萄属超级泛基因组，填补了物种级基因组空白，突破单一参考基因组的局限性。探究出霜霉病抗性与NLR基因丰度及SV调控的基因表达密切相关。Vol.HT8和VvSEC14等基因为分子标记辅助育种提供靶点，助力抗病品种设计。
本研究中提到的针对葡萄中心粒特异性组蛋白CENH3的高特异性抗体是由普健生物提供合成，解决了复杂基因组中重复序列的组装难题，确保了后续泛基因组分析的可靠性。
早在2024年5月，北京大学现代农业科学研究所科研人员发表在Nature的《Two telomere-to-telomere gapless genomes reveal insights into Capsicum evolution and capsaicinoid biosynthesis》的辣椒基因组研究中，AtaGenix针对辣椒中心粒组蛋白CENH3设计并制备了高特异性抗体（靶向肽段序列未公开）。通过染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq），团队首次精准鉴定了辣椒12对染色体的中心粒边界，发现其缺乏高拷贝串联重复，但被CRM反转座子大规模侵入（占比~71%）。这一发现颠覆了传统中心粒模型，为解析复杂作物基因组提供了新视角。
在2025年3月，北京大学研究团队预发表的芸薹属植物基因组研究《Pancentromere landscape and dynamic evolution in Brassica Plants》中关于BrCENH3蛋白表达以及抗体制备和纯化均由普健生物设计并制备。
除此之外，普健生物还开发了覆盖15个重要物种的CENH3靶点抗体体系，包括：
1. 十字花科：紫菜薹（Brassica campestris）、拟南芥（Arabidopsis thaliana）
2. 蔷薇科：野苹果（Malus sieversii）、尖齿黑莓（Rubus apetalus）
3. 茄科：番茄（Solanum lycopersicum）、土豆（Solanum tuberosum）、欧白英（Solanum dulcamara）
4. 芸香科：甜橙（Citrus sinensis）
5. 猕猴桃科：中华猕猴桃（Actinidia chinensis）
6. 杨柳科：黑杨（Populus nigra）
7. 葫芦科：南瓜（Cucurbita moschata）
8. 其他重要物种：鳄梨（Persea americana）、山茶（Camellia japonica）、酸枣（Ziziphus jujuba var. spinosa）、西班牙鼠尾草（Salvia hispanica）
普健生物作为一家致力于生物技术前沿探索的公司，专注于重组蛋白表达、抗体定制、诊断原料、抗体药物发现等自主技术平台的建设。如果您有蛋白表达、抗体定制或筛选的相关需求，欢迎在文末留言或与我们的技术人员交流！
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