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Malbec葡萄种植品种的二倍体基因组组装启用了克隆表型变异的转录组差异的单倍型感知分析
为了保留其品种属性，已建立的葡萄藤品种（Vitis Vinifera L. ssp。vinifera）必须由于其高度杂合基因组而被克隆繁殖。马尔贝克（Malbec）是一种以法国原始的品种生产高质量的葡萄酒，是品种Prunelard和Magdeleine Noire des Charentes的后代。在这里，我们已经建立了Malbec的二倍体基因组组装，在PacBio Long的三人组合中读取了从任何一个父母继承的两个单倍体补充中。在单倍型的重复数据删除和校正后，以非常低的单倍型开关率（<0.025）获得了两个单倍相的完整组件。单倍相一致性识别> 25％的多态区域。基因注释，包括RNA-Seq转录组组装和从头算预测证据，两种单倍相的基因模型数量相似。在MALBEC的四个克隆辅助的转录组比较中，在浆果组成性状变化的四个克隆辅助中被利用。 使用任何一个单倍相作为参考的成熟果皮转录组分析产生了相似的结果，尽管观察到了一些差异。 尤其是，在仅以玛格德林属性单倍型为参考的差异表达基因中，我们观察到了假设半合子基因的过度占代表性。 总体而言，结果突出了产生二倍体组件以完全表示高度杂合木质作物品种的基因组多样性的重要性，并揭示了克隆表型变异的分子碱基。在浆果组成性状变化的四个克隆辅助中被利用。使用任何一个单倍相作为参考的成熟果皮转录组分析产生了相似的结果，尽管观察到了一些差异。尤其是，在仅以玛格德林属性单倍型为参考的差异表达基因中，我们观察到了假设半合子基因的过度占代表性。总体而言，结果突出了产生二倍体组件以完全表示高度杂合木质作物品种的基因组多样性的重要性，并揭示了克隆表型变异的分子碱基。克隆登录595的较高的浆果花青素含量与脱落酸反应增加有关，可能导致观察到观察到的苯基丙烷代谢基因的过表达以及对与非生物应激反应相关的基因失控。
单倍型解析基因组组装和 VitExpress 的实现，VitExpress 是一个用于葡萄的开放式交互式转录组平台
与大多数作物不同，由于葡萄的杂合性，传统育种对葡萄的益处甚微。令人惊讶的是，我们今天看到的主要栽培葡萄品种与几个世纪前一样；它们缺乏适应不断变化的环境的特性。然而，气候变化和对环境的担忧要求葡萄栽培进行重大变革，需要过渡到基于知识的概念和先进的基因组学工具。我们在此报告了两种葡萄品种的单倍型解析基因组组装的生成以及 VitExpress 的建立，VitExpress 是一个开放的交互式转录组学平台，提供基因组浏览器和集成的网络工具，用于表达分析和基因相关性研究。这些社区资源和工具预计将促进葡萄研究的几个领域的进步。
细胞色素P450酶在植物微生物中的作用...
摘要：细胞色素P450是古老的酶，这些酶在属于所有生命王国（包括病毒）的生物中扩散，其中植物中发现的P450基因数量最多。在哺乳动物中已经广泛研究了细胞色素P450的功能表征，在该哺乳动物中，这些酶参与了药物的代谢以及污染物和有毒化学物质的排毒。这项工作的目的是概述细胞色素P450酶在介导植物与微生物之间相互作用中的作用。最近，几个研究小组开始研究P450酶在植物和（微）生物之间的相互作用中的作用，重点是Holobiont Vitis Vitis vinifera。葡萄藤与大量微生物密切相关，并相互相互作用，从而调节了几种藤蔓生理功能，从生物和非生物胁迫耐受性到收获时的水果质量。
一种高效的基于原生质体的葡萄属基因组编辑方案
CRISPR-Cas 技术可以对植物基因组进行精确修改，有望彻底改变农业。这些技术依赖于将编辑组件递送到植物细胞中以及完全编辑的植物的再生。在无性繁殖植物（例如葡萄）中，原生质体培养是生产非嵌合和无转基因的基因组编辑植物的最佳途径之一。然而，原生质体再生植物的能力较差，阻碍了其在基因组编辑中的应用。在这里，我们报告了一种从多个葡萄品种的原生质体再生植物的有效方案。通过将原生质体封装在海藻酸钙珠中并与饲养层培养物共培养，原生质体分裂形成愈伤组织菌落，再生成胚胎并最终生成植物。该方案在酿酒葡萄和鲜食葡萄 (Vitis vinifera) 品种以及葡萄砧木和葡萄野生近缘种 Vitis arizonica 中均成功发挥作用。此外，通过用 CRISPR 质粒或核糖核蛋白 (RNP) 复合物转染原生质体，我们在三个品种和 V. arizonica 中再生了 VvPHYTOENE DESATURASE 基因经过编辑的白化植物。结果揭示了该平台在促进葡萄属物种基因组编辑方面的潜力。
一种高效的基于原生质体的葡萄属植物基因组编辑方案
CRISPR-Cas 技术可以对植物基因组进行精确修改，有望彻底改变农业。这些技术依赖于将编辑组件递送到植物细胞中以及再生完全编辑的植物。在无性繁殖植物（例如葡萄）中，原生质体培养是生产非嵌合和无转基因的基因组编辑植物的最佳途径之一。然而，植物从原生质体再生能力较差，阻碍了其用于基因组编辑的实施。在这里，我们报告了一种从来自多个葡萄品种的原生质体再生植物的有效方案。通过将原生质体封装在海藻酸钙珠中并与饲养层培养物共培养，原生质体分裂形成愈伤组织菌落，再生成胚胎并最终再生为植物。该方案成功应用于酿酒葡萄和鲜食葡萄（Vitis vinifera）品种，以及葡萄砧木和葡萄树野生近缘种 Vitis arizonica。此外，通过用 CRISPR-质粒或核糖核蛋白 (RNP) 复合物转染原生质体，我们在三个品种和 V. arizonica 中再生了 VvPHYTOENE DESATURASE 基因经过编辑的白化植物。结果揭示了该平台在促进葡萄属物种基因组编辑方面的潜力。
Assyrtiko葡萄菌群的时空动力学
摘要：Vitis Vinifera是一种具有经济意义的葡萄藤，以葡萄酒，果汁和餐桌生产而闻名。葡萄酒的浆果拥有各种各样的微生物，影响了葡萄树健康和酿酒过程。象征性的品种Assyrtiko是希腊土著，以高质量的白葡萄酒而闻名，起源于Santorini，并传播到各种希腊地区。尽管现有关于几种品种的微生物群的研究，但Assyrtiko Grapes的碎菌菌群仍未开发。因此，我们进行了一项时空元基因组学研究，以鉴定阿西托科葡萄的附生微生物群落组成。这项研究是在希腊三个不同且不同的葡萄栽培区域（Attica，Thessaloniki，Evros）的连续两个年份（2019年和2020年）中进行的。我们进行了扩增子测序，针对细菌及其真菌区域的16S rRNA基因，随后进行了全面的生物信息学分析。我们的数据表明，Assyrtiko品种的附生层层层微生物群落的分布和相对丰度均由复古和生物地理学塑造。
交叉
单分子实时 (SMRT) DNA 测序技术 (Pacific Biosciences) 生成的长读段是高质量叶绿体 (1, 2) 和线粒体基因组序列组装的起点之一。栽培的葡萄树 Vitis vinifera 极易受到病原体的感染。抗性品种如种间杂交品种‘Börner’ (V. riparia GM183 [母株] V. cinerea Arnold [花粉供体]) 被用作培育优良葡萄品种的砧木。我们从 SMRT 读段中组装并注释了‘Börner’的叶绿体 (cp_Boe) 和线粒体 (mt_Boe) 基因组序列。除非另有说明，所有生物信息学工具均采用默认参数。从品种“Börner”的幼叶中提取基因组 DNA（3），并在 Sequel I 测序仪（1Mv3 SMRT 细胞、结合试剂盒 v3.0、测序化学 v3.0，均来自 PacBio）上进行测序。通过 BLASTN（BLAST 2.7.1）搜索（4）筛选质体或线粒体序列（RefSeq 版本 91），筛选出潜在的质体或线粒体读段。使用的标准如下：读段长度，500 个核苷酸（nt）以上；同一性，70% 以上；查询覆盖率，30% 以上。 292,574 个潜在质体读段（共 2,715,983,671 nt；N50，12,829 nt）和 426,918 个潜在线粒体读段（3,928,350,102 nt；N50，12,624 nt）分别用 Canu v1.7（5）进行组装。每个最长的重叠群都与 V. vinifera 的叶绿体（6）或线粒体（7）基因组序列具有高度相似性。随后，使用 Bandage（8）确认组装正确。手动修剪环状基因组中重叠的末端序列，并将起始序列与葡萄参考序列比对。用 Arrow（SMRT Link 版本 5.1.0.26412）对组装体进行三次完善。最后一轮精炼将起始点移至序列的相反位置。为了帮助注释，根据制造商的说明，使用 peqGOLD 植物 RNA 试剂盒 (Peqlab) 从“Börner”组织中提取 RNA。根据 TruSeq RNA 样品制备 v2 指南，从 1,000 ng 总 RNA 制备索引 Illumina 测序文库。将得到的转录组测序 (RNA-Seq) 文库以等摩尔量汇集，并在 HiSeq 1500 仪器上以 2 100-nt 双端格式进行测序。cp_Boe (161,008 bp；GC 含量，37.4%) 和 mt_Boe (755,068 bp；GC 含量，44.3%) 使用 Web 服务 GeSeq v1.66 进行注释（cp_Boe 的具体设置：
使用灵活的建模方法对钥匙红葡萄酒质量分子的气候变化浓度进行建模
葡萄（Vitis Vinifera）组成是葡萄酒质量的天气依赖性决定者。随着气候变化的变化，我们可以预期葡萄酒品质的变化。为了了解这一点的程度，我们构建了路径模型，以创建一个广义的赤霞珠葡萄质量模型，重点是六个重要分子基团的总浓度（糖，pH，苯酚，单宁，单宁，黄酮，黄酮，花青素）。路径模型在统计上使用一系列因模型将因素连接到输出。因此，这种建模方法将输出从一个模型中获取，并将其作为链条将其放入下一个模型中。通过改变气候输入，我们可以模拟气候变化如何影响葡萄的最终成分。我们探讨了几种气候变化情景下组成变化的影响：通过将气候输入更改为路径模型，光，温度和降雨的变化。我们发现，在中等项目的气候变化（RCP4.5和SRES A2和B2的组合）下，我们期望糖浓度更高，酸度较低（中性pH）和较高的总芳族化合物（单宁，酚，酚，黄酮醇和若虫）。我们还发现，成熟的早期开始会导致相同的结果。这两个结果的结合表明，将来有更多与风味相关的化合物，尤其是单宁通常具有更大的衰老潜力的潜力。
三个葡萄树对水应力的生理和形态反应
缺水应激是影响植物（尤其是葡萄藤的生理和生长反应）最常见的环境压力之一。然而，葡萄藤品种和物种在对水胁迫的耐受性方面有所不同。为了识别最宽容的葡萄茎，使用了两个因子的阶乘随机块设计。第一个因素包括易感简历。Sultana（V。Vinifera L.）接枝移植到三个砧木（Yaghouti，Kolahdari和140 Ru）上，第二个因素是三个水平的水应力潜力（对照，-1 MPA和-2 MPA）。研究了生理参数，例如丙二醛（MDA），电泄漏（EL），脯氨酸，可溶性糖，蛋白质，光合色素和抗氧化剂。我们的结果表明，增加的水应力增强了H 2 O 2，MDA，EL，脯氨酸，可溶性糖和可溶性蛋白，同时减少叶绿素（CHL）和类胡萝卜素含量，生长参数和植物干重。谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的活性响应缺水而增强，而过氧化杀起酶（CAT）和抗坏血酸酯过氧化物酶（APX）酶在-1 MPa时表现出较高的活性，然后在最低水位（-2 MPA）下降低。此外，暴露于水胁迫的140个RU砧木具有较低水平的MDA，H 2 O 2和EL，更高的Chl（A，B），类胡萝卜素，APX和GPX活性以及较高的芽干重。总体而言，这三个砧木的生理和形态反应提出，将商业苏丹娜品种嫁接到耐旱的砧木上，例如140 RU，是提高干旱胁迫耐受性的有效策略。
剖析预
应对农业领域的紧迫挑战需要迅速推进育种计划，特别是对于葡萄等多年生作物。我们超越了传统的双亲数量性状基因座 (QTL) 定位，进行了一项全基因组关联研究 (GWAS)，涵盖了智利育种计划中的 588 个葡萄品种，跨越三个季节并测试了 13 个关键的产量相关性状。一个强有力的候选基因 Vitvi11g000454 位于第 11 号染色体上，与植物通过茉莉酸信号对生物和非生物胁迫的反应有关，与浆果宽度有关，并有可能在葡萄育种中提高浆果大小。我们还在 2、4、9、11、15、18 和 19 号染色体上定位了与采后性状相关的新型 QTL，拓宽了我们对决定果实采后行为（包括腐烂、皱缩和重量减轻）的遗传复杂性的了解。利用基因本体注释，我们在性状和仔细研究的候选基因之间进行了比较，为未来植物育种中的性状特征识别工作奠定了坚实的基础。我们还强调了在 GWAS 分析中仔细考虑响应变量选择的重要性，因为在我们的研究中使用最佳线性无偏估计量 (BLUEs) 校正可能导致葡萄性状中一些常见 QTL 被抑制。我们的研究结果强调了开拓长期保存性状的非破坏性评估技术的必要性，为葡萄育种者和栽培者提供了改善采后鲜食葡萄质量和减少浪费的见解。