云南农业大学董扬教授团队在云南省科技厅、云南农业大学、云南生物资源保护与利用国家重点实验室、云南省生物大数据重点实验室的支持下,牵头联合全球多个国家的70多位科学家,发起葡萄全球遗传资源分析计划(Grape4KGenomeProject)。该项目聚焦葡萄起源、驯化、传播的重要科学问题以及学术界一直存在争议的观点,使用超大规模基因组数据和复杂的数据分析方式,经过3年时间,彻底解析了葡萄的起源和迁徙问题,纠正了葡萄学术界存在的多个争议,形成了葡萄起源和迁徙的一致观点,改写了葡萄研究的教科书,构建了可供葡萄育种的基因组、表型大数据体系,贯穿了葡萄人工选育-改良的整个过程的研究。该项目的旗舰成果被 Science 期刊以长研究论文的形式接收并发表(Yang Dong, et al., Dualdomestications and origin of traits in grapevine evolution, Sceince),于 2023 年 3 月 3日正式登载,成为当期封面论文,并受邀参加2023年Science期刊年会-美国科学促进会、作为会场海报和年会推荐研究成果,由科学出版社举行全球媒体推介会宣传。

基于以上数据,本实验室团队正在推进第二期工作。工作计划包括:通过泛基因组技术对葡萄的经济性状控制基因进行全面解析;通过功能基因组学研究挖掘葡萄重要经济性状控制的优势基因;通过古DNA测序技术深挖葡萄在驯化后改良、传播、扩散的问题;通过开发葡萄育种芯片建立葡萄基因组辅助育种技术等。以上工作正处于高效进展中,相信未来会形成一系列重要的科研和应用成果,弥补我国葡萄研究领域的短板,巩固我省在葡萄领域研究的优势。本实验室牵头的Grape4KG计划,建立了实验室在葡萄遗传资源领域的国际引领地位。这些数据优势和遗传资源优势将在未来几年形成科研实力和特色。
在此基础上,我们挖掘了大量的葡萄人工驯化相关的控制基因,开发了170K葡萄基因组辅助育种芯片(已申报专利三项),建立了云南农业大学高原特色葡萄遗传资源圃,保存了1500多个品种。这些资源的积累都将为实验室进行葡萄品种的创制、解决国内葡萄品种卡脖子问题提供重要的素材和数据。


云南省生物大数据重点实验室、云南农业大学葡萄数字化遗传资源圃对引进的品种和采集到的野生材料进行异生境地田间种植保存,占地28亩,是西南地区最大的葡萄种质资源圃。过去三年,资源圃联合国内外合作者,在依托单位支持下,建立了葡萄品种抗逆性和遗传性定量评价技术体系一套、野生葡萄驯化栽培技术体系一套,拥有含大型液氮罐和超低温冰箱的超低温设施500m2。资源圃已配备的栽培设施包括:
1. 野生葡萄科植物资源保存圃5亩,面积3330m2;
2. 品种资源保存圃10 亩,面积6666m2;
3. 砧木资源保存圃5亩,面积3330m2;
4. 珍稀资源保存圃4 亩,面积2688m2;
5. 育种、杂交苗圃;
6. 繁育圃4亩,面积2688m2。合计28亩
云南葡萄数字化遗传资源圃建成了西南地区最大的收集葡萄种质资源的资源圃。为葡萄种质创新和育种、繁种提供基础条件。在国内,与中国农业大学、中国农业科学院郑州果树所、北京农业科学院林果所、山西农业大学、上海交通大学和西北农林科技大学等高校和科研院所合作,引进葡萄品种资源,挖掘新颖和特色性状。在国外,从美国、日本等国的育种机构引进品种或中间育种材料,与国内外同
行形成合力,开展育种工作,形成了葡萄育种和繁种新团队。本资源圃收集了热区、高寒区、藏区、东亚区、北美区的资源与品种及圆叶葡萄、特色砧木、一带一路古树等葡萄种质与品种资源1000份以上,挖掘适合高中低海拔区、干旱和湿热区、高寒地区种质资源,为全国葡萄各生态区提供合适的种质和品种(系)。本资源圃为国家中长期种质资源创新和新种质的创建提供了科研基地。据调研显示,目前国内主要有郑州果树所、北京植物所、山西农业大学和云南农业大学收集葡萄种质资源,其中云南农业大学在西南片区资源收集最为丰富。西南地区野生葡萄资源的特殊性和多样性,加之云南气候适宜性为国家葡萄种质资源的建设和种质保存利用提供了有利的地域条件,同时为一带一路的发展和扩展提供了种源。以种质资源圃建立乡村振兴示范点,集科技示范、观光旅游、采摘体验为主的园区,通过科研展示、科普宣传,农旅研结合开发新的乡村振兴新模式。