葡萄种质资源抗旱寒评价及其抗性基因挖掘与利用

旱寒，即冬季干旱条件下低温，是限制我国葡萄与葡萄酒产业可持续发展的瓶颈。项目通过建立葡萄资源抗旱寒性评价技术体系，评价重要葡萄种质资源的抗旱寒性；利用2个不同抗旱寒（抗寒、抗旱寒与不抗旱寒）类型葡萄亲本构建的半同胞杂交群体，研究葡萄抗旱寒性遗传规律；利用我们已经完成的不同抗旱寒葡萄种质的基因组重测序数据开发SNP分子标记，构建高密度的遗传连锁图谱；进行抗旱寒QTL的定位，获得与抗旱寒相关的QTL紧密连锁的SNP分子标记；同时利用数量遗传学、转录组学、蛋白质组学和基因组学系统分析和获得与葡萄抗旱寒相关的候选基因，并进行功能验证；然后利用所获得抗旱寒性相关分子标记进行杂种后代抗旱寒性筛选，开展高抗旱寒优质酿酒葡萄新品种选育。项目的实施能大幅度提高我国葡萄抗旱寒性研究水平，加快葡萄抗旱寒育种进程，对于增加我国葡萄产业的竞争力，实现我国葡萄产业的可持续发展，具有重要的理论意义和应用价值。

旱寒（低温条件下旱害）是制约我国葡萄与葡萄酒产业可持续发展的瓶颈。本项目进行葡萄抗旱寒性鉴定体系创建并开展抗旱寒性遗传规律研究，构建遗传连锁图谱并进行葡萄抗旱寒QTL 定位，挖掘葡萄抗旱寒关键基因并开展功能验证，进行优质抗寒旱葡萄新品种选育与应用推广，取得了如下主要研究成果：1）建立了准确评价葡萄抗寒性和抗旱寒性方法。利用低温放热分析技术建立了葡萄休眠芽抗寒性评价系统，使准确高效评估葡萄抗寒性成为可能；创建了“6% PEG + 梯度低温”条件下组培苗叶绿素荧光参数评价葡萄抗旱寒力的新方法，为准确评价葡萄种质的抗旱寒性提供了新手段。2）弄清了葡萄抗寒性主要遗传规律。阐明了葡萄抗寒性属多基因控制的数量性状、抗寒性强的种间杂种互交或自交抗寒性具有超亲遗传、抗寒性遗传存在不存在细胞质遗传等遗传规律；发现休眠芽的抗寒力与植株冬季伤害无直接关系，肯定了抗寒旱能力是我国葡萄冬季实现免埋土栽培的基础，为我国葡萄抗寒旱育种提供了重要依据。3）挖掘了葡萄重要抗寒旱相关基因并完成功能验证。构建了国际上葡萄首张高密度遗传图谱，克隆了数十个葡萄抗寒旱性相关基因，揭示了山葡萄寒旱响应基因VaNAC26可能通过调控茉莉酸信号通路来提高植株的耐旱性，发现了乙烯正调控葡萄抗寒，其下游响应基因VaERF057参与了葡萄低温应答并正调控抗寒性。这些基因功能的解析为弄清山葡萄高抗寒旱性分子调控机制打下了良好基础。4）筛选出高抗旱寒优质酿酒品系15个，‘北红’和‘北玫’两个高抗寒旱酿酒品种通过国家林木品种审定并在我国西北、华北等地区推广7858余亩。项目执行期间共发表论文16篇（其中SCI论文14篇），培养博后1名，博士研究生和硕士研究生各4名。本项目取得的研究成果为我国葡萄抗寒旱育种提供了准确的评价方法和重要的理论基础，为弄清山葡萄高抗旱寒调控机制具有重要的价值。