核心葡萄基因组和廉价DNA测序：葡萄育种者的新路线图
葡萄101是一系列简介文章，突出了酷气候葡萄和葡萄酒生产的基础。
由Tim Martinson和Bruce Reisch
那些熟悉康奈尔葡萄养殖计划的人意识到它在释放新品种方面已经非常富有成效。由于布鲁斯·瑞萨（Bruce Reisch于1982年发布了“Horizo n”（Cayuga White的兄弟姐妹），有几个成功，包括托管，日内瓦红色（GR7），Corot Noir，Noiret，Valvin Muscat，Aromella和Arandell。这是公平地说，这些是追求新加入的骑自行车（每年约3,000种幼苗）的“每年约3,000幼苗”的评价。
但了解生产抗病，优质表和葡萄酒葡萄的潜在遗传性状。葡萄成长昂贵，直到最近，提取所需特征的潜在遗传基础，如抗病和冷耐寒性是耗时和乏味的。玉米育种者每年都能够生产成千上万的幼苗，并在一个生长季节结束时评估它们。这是（以及近距离繁殖线等其他伎俩）允许他们在20世纪20年代初开始，从20世纪20年代初开始，他们的继承。由于20世纪30年代，玉米产量具有Quintulded（5倍）。
葡萄育种者每年只能屏蔽大约2,000个幼苗，并且必须将它们持续到少数“高级选择”持续数年的评估。较低的数量，慢速转机和高成本保留幼苗是一种有人存在的葡萄遗传学家和育种者在确定遗传性状的遗传和负责它们的基因中的三个因素。
廉价DNA测序是游戏更换器
廉价的DNA测序和“聚合酶链反应”(Polymerase Chain Reaction，简称PCR)改变了这一局面。据美国国家卫生研究所(National Health Institute)称，自2007年以来，人类基因组测序的成本已从1000万美元降至1000美元。现在比十年前便宜一万倍。对100万个DNA碱基对进行测序，现在只需1.2美分，而2007年只需500美元。
这开辟了葡萄育种者映射葡萄基因组的可能性，并发现与疾病抗性等特征有关的DNA标志物。截至2010年，欧洲研究人员发表了一个名为“PN40024”的自交式黑穗线的第一个完整基因组 - 一个主要的成就，以及数百万的研究投资以及几年的努力。
它的工作量很好vitis Vinifera遗传学 - 但在北美的时候少得多vitis.物种，是育种计划中许多抗病性和冷硬性的来源。简单地说，PN40024的标记对北美没有信息vitis.在许多育种项目中使用的物种。
其中一个原因是欧洲人的原因vitis Vinifera起源于北美vitis.大约2000万年前。欧洲物种从北美物种分歧的大量时间是大量时间。〜20种北美物种和欧洲人vitis.全部可识别为葡萄藤，几乎所有都是肥沃的杂种V. Vinifera.- 但它们的基因组在结构上与同时在结构上重新排列。
核心基因组和可转移标记
这款LED康奈尔遗传学研究人员齐孙，郑邹和邮政编码AVI Karn，以及USDA研究人员Lance Cadle-Davidson和Jason Londo序列九北美洲vitis.基因组并尝试对准“核心基因组”（即编码葡萄的基因是一种葡萄葡萄葡萄树），所有物种与现有参考PN40024基因组共同共同。
结果是所有物种中有大约10％的共性。通过使用“核心基因组”序列，该团队能够提出跨越19个染色体（良好覆盖率）并与之合作的DNA标志物葡萄属锐利和血管灰质正如他们所做的那样vitis ViniferaPN40024基因组。看 （葡萄育种者寻找可靠的DNA标记：为什么Pinot Noir PN40024参考基因组不是足够的）。
现在的情况
现在，育种者可以访问一系列2,000个DNA标记，或多或少地在整个19个葡萄染色体中均匀间隔，这在各种各样的情况下工作vitis.属。这个标记平台允许他们查看兄弟姐妹的家庭映射群体并确定每个藤的标记组合。像人类兄弟姐妹一样，这两个不同的父母的这些兄弟姐妹们从每个父母那里覆盖不同的特征的组合。然后，研究人员可以从这些兄弟姐妹中找到遗传特征所在的这些兄弟姐妹。并以合理的成本为准，每葡萄酒约为10美元。
抗病标记及其使用
自2000年以来，已鉴定出用于粉末状霉菌（10）和柔软霉菌（27）的几种DNA标志物（见图2）。这些标记 - 由三个字母代码指定，涉及病原体的科学名称和一个数字（例如Ren2 =抵抗力白粉菌属necator2用于白粉病） - 用简单的DNA测试易于识别。实际上，它允许育种者每年测试他们产生的每种幼苗 - 并了解幼苗含有的抵抗基因。
育种者可以检测组织，丢弃那些不含他们想要的基因的组织，而不是把它们种在地里寻找自然的白粉病感染。这个过程称为分子标记辅助选择正在允许繁殖计划用具有已知特征的葡萄藤储存管道 - 并节省时间，空间和金钱。随着这些新选择在饲养员的种植中增加了多年的，他们现在正在进行的测试投资将在未来增加股息。
Bruce Reisch的程序已经有几种，他的计划中已知的白粉病和柔软的霉菌疾病抗性。例如（图3），一个名为的新选择4427075在2014年生产的两个粉末状霉菌（Run1和Ren2）和一个柔软的霉菌（RPV1）标记，目前正在通过该计划进行评估。
将抗病基因纳入新品种将为全球葡萄种植者支付股息。抗病品种而不是需要像“霞多丽”10到14次一样喷洒多样化，而是将喷涂应用数量降至两到三倍的前景。杀菌剂喷雾潜在80％的经济，环境和社会效益，种植这些新品种将是大量的。
这vitis.Gen2项目，由Reisch和USDA Scientist Lance Cadle-Davidson领导，是由美国农业部专业作物研究倡议提供的全国范围的项目，涉及加州，明尼苏达州，密苏里州，北达科他州，南达科他州和纽约的研究人员。它的目的是发现DNA标记，特别是与粉末状霉菌抵抗和果实质量相关的DNA标志物，饲养员可以使用标记辅助选择新品种。迄今为止，项目及其前身（vitis.Gen1）已发现超过70个DNA标记，用于理想的性状。这些DNA标记提供葡萄育种者，用于制作未来新一代可持续和弹性葡萄的新一代可持续和弹性葡萄。
Tim Martinson是高级延长助理和布鲁斯·瑞萨是康奈尔综合植物科学学院园艺部分的葡萄繁殖和遗传学教授。两者都是基于纽约州日内瓦的康奈尔·阿格里德。