Nature子刊 | “交我算”与农生学院卢江团队合作构建首个东亚葡萄抗霜霉病SNP数据集

东亚是野生葡萄的三大起源中心之一，拥有众多抗病性突出的野生葡萄种质，但以往对这些宝贵资源的抗病遗传研究和基因组数据相对匮乏。为破解霜霉病抗性机制，研究团队结合田间抗病测定与基因组靶向测序（GBTS）手段，系统评估了9份东亚野生葡萄资源与欧亚种‘赤霞珠’的抗霜霉病能力，最终筛选出3份抗性最强材料：V. pseudoreticulata‘华东1058’、V. davidii‘惠良’以及V. amurensis‘双红’，分别用于与‘赤霞珠’杂交或自交构建3个遗传群体。在160份亲本与后代样本中，团队应用GBTS技术对20,597个全基因组特定位点进行高通量测序，平均每样本数据量约1 Gb，测序深度达100×，Q30比例超过90%。同时结合系统抗病表型评分，为后续抗病基因定位和标记开发奠定坚实基础。抗病鉴定结果显示，东亚野生葡萄整体抗霜霉病能力显著强于欧亚栽培种‘赤霞珠’，其中“华东1058”在叶片接种试验中完全不感染，表现最为突出。相比之下，‘赤霞珠’高度感病。以高抗亲本构建的杂交后代群体中，抗病性呈连续分布，介于双亲之间，符合数量性状遗传规律。以‘赤霞珠’ב华东1058’群体为例，子代抗病指数范围为6.1~9.0（平均7.55），整体抗性显著提升，表明“华东1058”携带可稳定遗传的强抗基因。这一结果为进一步筛选抗病基因型、提升栽培品种抗性提供了可靠素材。

本研究构建的SNP数据集覆盖葡萄19条染色体，测定的2万余个位点共鉴定出数万个高质量SNP标记，平均测序深度达100×，Q30比例超过90%，数据精度可靠。统计分析发现，‘惠良’及其自交群体测序质量更高，或与其基因组纯合性相关。在抗病表型方面，三个后代群体均呈连续分布特征：两个杂交群体中大多数子代抗性中高，而“惠梁”自交群体中抗性差异更显著，表现出从高抗到感病的广泛变异。这表明霜霉病抗性具数量性遗传特征，蕴含多个候选抗病位点。结合该高质量SNP数据，有望精准定位抗性主效基因或QTL，为抗病机制解析与分子育种提供支撑。值得一提的是，本研究产出的抗霜霉病SNP数据集已通过权威数据库公开分享。所有160份葡萄样本的GBTS测序原始数据已上传至NCBI SRA数据库，处理后的SNP基因型数据和抗性表型评分也在Figshare平台发布并附有DOI。数据的开放获取方便全球科研人员自由下载使用，能够用于后续多种研究和应用：例如深入挖掘抗霜霉病相关基因、开展东亚葡萄种质抗病性的比较基因组分析，以及在育种中筛选携带抗病等位基因的亲本或后代。

本研究通过计算科学与农学融合合作，成功构建了覆盖海量基因数据解析和SNP标记挖掘的分析体系。“交我算”团队针对160例多代东亚葡萄样本，进行超2万SNP标记的高通量测序挖掘，开发出突破传统分析瓶颈的高精度分析流程架构，实现从多维度数据挖掘到抗病SNP特征对比的全流程解析。

本研究在跨学科融合框架下，系统性展示东亚地区葡萄种质抗霜霉病的基因组水平，成功绘制出该物种抗病性状的关键SNP图谱，为作物分子育种提供了突破性的基因组水平数据支撑。

研究涉及2万余个SNP标记的存储与分析，"思源一号"集群总算力达6 PFLOPS，单节点配备双路Intel Xeon ICX Platinum 8358处理器（主频2.6GHz）及512GB内存，其大规模并行计算能力有效支撑了高通量GBTS数据处理需求，确保了对东亚野生葡萄抗病潜力的深度挖掘。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41597-025-04765-8