高粱(Sorghum bicolor(L.)Moench)是世界上种植面积第四的谷类作物,按用途可分为能源高粱、食用(饲用)高粱和酿酒高粱。尽管酿酒高粱是我国酿酒产业的主要原料,对我国酿酒行业具有重要意义,但目前仍没有一个高质量的参考基因组。高粱炭疽病是高粱的三大病害之一,广泛分布于各高粱产区,尤其是在高温高湿的西南地区。国窖红1号(GJH1)是四川泸州老窖的主要原料,为了从基因层面挖掘高粱免疫相关基因,本研究构建了酿酒高粱国窖红1号的高质量参考基因组,通过比较感病品种GJH1与抗病品种BTx623的差异,初步获得了其免疫相关基因清单。主要研究结果如下:(1)完成了GJH1全基因组组装和注释。利用127.38 Gb三代测序数据进行初步组装,71.23 Gb二代测序数据进行纠错,初步组装获得GJH1的基因组大小727.82Mb。然后,利用82.14 Gb的Hi-C测序数据将contig锚定至染色体上以获得染色体级别的参考基因组,10条染色体大小为716.66 Mb,DS-3201供应商锚定率98.47%。结合同源预测、RNA-seq预测和de novo预测的方法,共注释到35,450个基因,其中蛋白编码基因34,135个,占96.34%。(2)完成了GJH1、BTx623和Rio的全基因组比较分析。将酿酒高粱GJH1和食用高粱BTx623、能源高粱Rio的基因组序列进行两两比对分析,检测到大量的单核苷酸多态性位点(SNP)、插入和缺失(In Del)、存在与缺失变异(PAV)以及结构变异(SV)。其中,在GJH1和BTx623的基因组比较分析中揭示了较大的结构变异:约有三分之一的基因是非共线性的,超过10%的基因存在大效应突变或大结构变异,还有57个GJH1和74个BTx623共线性基因在BTx623或GJH1基因组中没有鉴定出同源基因,这揭示了高粱在不同用途之间存在较大的遗传变异。通过GO富集分析结构变异基更多因,在抗病材料BTx623中富集到与植物免疫紧密相关的核黄素代谢途径。(3)建立高粱免疫相关基因清单。利用Pfam数据库对高粱基因组NBS-LRR基因同源蛋白进行预测,并从GJH1、BTx623和Rio基因组中,分别获得了1031、1205、1220个编码免疫相关基因序列。进一步分析发现,GJH1中共有273个NLR基因,BTx623中共有316个NLR基因,Rio中共有333个NLR基因。这些结果揭示了高粱基因组中免疫相关基因的数量和类型的遗传多样性,为高粱的免疫机制研究提供了重要的基础数据。(4)初步完成了糯梗F_3家系群体的抗性鉴定。为了挖掘高粱抗炭疽病候选区间,构建了以GJH1和BTx623为亲本的F_3家系群体,并对群体进行抗性鉴定。选择实验室前期保存的高粱炭疽病菌ZGmatrix biology-DA-20接菌,GJH1对其表现为高感,BTx623对其表现为高抗。使用菌株ZG-DA-20对499份F_3群体进行接菌鉴定,其中高抗品种共32份;高感品种共51份。综上所述,本研究组装了高粱高质量参考基因组,并通过和其他高粱进行全基因组比较分析鉴定出基因结构变异,建立高粱免疫相关基因清单。研究结果为从抗病表型关联基因型上挖掘抗病基因提供数据支持。