Изучение генетических профилей растений винограда, сохраняемых под наименованием дагестанского сорта ‘Хатми’

Актуальность. Традиционно описание сортов винограда – задача ампелографии. Однако ряд форм винограда, известных как разные сорта, имеют схожий фенотип. Молекулярно-генетическая характеристика наиболее точный инструмент для сортовой идентификации. Разработка ДНК-паспортов сортов – первый этап работы в данном направлении. При наличии обширной базы ДНК-профилей винограда можно определять сортовую принадлежность неизвестных форм, подтверждать или опровергать сортовое соответствие посадочного материала. ‘Хатми’ – автохтонный дагестанский сорт винограда. В международной базе ДНК-паспортов сортов винограда VIVC представлен профиль сорта ‘Khatmi’. Однако при внедрении методов ДНК-анализа в изучение винограда для ряда древних сортов было определено, что под одним наименованием возделывались разные сорта, для других была выявлена определённая вариабельность генотипов. Цель работы: изучить выборку растений сорта ‘Хатми’ из разных мест произрастания в Дагестане с вовлечением в анализ микросателлитных локусов, стандартных для генотипирования винограда, оценить уровень генетического сходства образцов и уточнить ДНК-профиль ‘Хатми’. Материал и методы. Молекулярно-генетическое исследование проведено на 10 образцах из разных популяций ‘Хатми’. Сбор материала производили на коллекционных участках Дагестанской селекционной опытной станции виноградарства и овощеводства и Дагестанской опытной станции ВИР, а также в производственных насаждениях. Экстракция ДНК выполнена из гербарных образцов с помощью CTAB-метода, использованы верхушки молодых побегов винограда. Генотипирование образцов проведено методом полимеразной цепной реакции с использованием стандартного набора праймеров для 9 микросателлитных (SSR) маркеров VVS2, VVMD5, VVMD7, VVMD25, VVMD27, VVMD28, VVMD32, VrZAG62 и VrZAG79, рекомендованных международной организацией винограда и вина (OIV) для ДНК-паспортизации винограда. Разделение продуктов амплификации и оценка их размеров проведены с помощью капиллярного электрофореза на генетическом анализаторе ABI Prism 3130. Результаты. Проведено генотипирование 10 образцов винограда, произрастающих в Дагестане под наименованием ‘Хатми’, включая образцы из разных коллекций и мест промышленного разведения, а также клоновые вариации этого сорта и предполагаемые клоновые вариации. ДНК-профили изученных образцов имели отличия в две пары нуклеотидов в одном из локусов при сравнении с ДНК-профилем 'Khatmi', представленным в международной базе ДНК паспортов сортов винограда VIVC. Определено, что образец под наименованием ‘Хатми крупноягодный’ является близкородственным сорту ‘Хатми’ по своему генотипу, но, вероятно, представляет собой клоновую вариацию другого аборигенного сорта Дагестана – ‘Коз узюм’. Заключение. Уточнён ДНК-профиль аборигенного дагестанского сорта винограда ‘Хатми’.

1. Baránková K., Sotolář R., Baránek M. Identification of rare traditional grapevine cultivars using SSR markers and their geographical location within the Czech Republic. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding. 2020;56(2):71-78. DOI: 10.17221/61/2019-CJGPB

2. Barrias S., Pereira L., Rocha S., de Sousa T.A., Ibáñez J., Martins-Lopes P. Identification of Portuguese traditional grapevines using molecular marker-based strategies. Scientia Horticulturae. 2023;311:111826. DOI: 10.1016/j.scienta.2023.111826

3. Bibi A.C., Gonias E.D., Doulis A.G. Genetic diversity and structure analysis assessed by SSR markers in a large collection of Vitis cultivars from the Island of Crete, Greece. Biochemical Genetics. 2020;58(2):294-321. DOI: 10.1007/s10528-019-09943-z

4. Crespan M. Evidence on the evolution of polymorphism of microsatellite markers in varieties of Vitis vinifera L. Theoretical and Applied Genetics. 2004;108(2):231-237. DOI: 10.1007/s00122-003-1419-5

5. Dumitru A.M.I., Manolescu A.E., Sumedrea D.I., Popescu C.F., Cosmulescu S. Genetic diversity of some autochthonous white grape varieties from Romanian germplasm collections. Czech Journal of Genetics and Plant Breeding. 2023;59(2):55-66. DOI: 10.17221/45/2022-CJGPB

6. Hocquigny S., Pelsy F., Dumas V., Kindt S., Heloir M-C., Merdinoglu D. Diversification within grapevine cultivars goes through chimeric states. Genome. 2011;47(3):579-589. DOI: 10.1139/g04-006

7. Imazio S., Labra M., Grassi F., Winfield M., Bardini M., Scienza A. Molecular tools for clone identification: the case of the grapevine cultivar ‘Traminer’. Plant Breeding. 2002;121(6):531-535. DOI: 10.1046/j.1439-0523.2002.00762.x

8. Nebish A., Tello J., Ferradás Y., Aroutiounian R., Martínez-Zapater J.M., Ibáñez J. SSR and SNP genetic profiling of Armenian grape cultivars gives insights into their identity and pedigree relationships. OENO One. 2021;55(4):101-114. DOI: 10.20870/oeno-one.2021.55.4.4815

9. OIV (International Organisation of Vine and Wine) (2019). “OIV protocol for identification of varieties,” in Resolution OIV-VITI 609-2019. Available at: https://www.oiv.int/public/medias/6886/oiv-viti-609-2019-en.pdf [accessed June 01, 2023].

10. Пейтель М.Я. Коз узюм. В кн.: Ампелография СССР. Т. 3. Частная ампелография. Стандартные и перспективные сорта винограда/ под ред. А.М. Фролова-Багреева. Москва; 1954. С.266-273.

11. Пейтель М.Я. Хатми. В кн.: Ампелография СССР. Малораспространенные сорта винограда. Т. 3. Частная ампелография. Малораспространенные отечественные и зарубежные сорта винограда / под ред. А.М. Негруль. Москва; 1966. С.327-330.

12. Pelsy F. Molecular and cellular mechanisms of diversity within grapevine varieties. Heredity. 2010;104:331-340. DOI: 10.1038/hdy.2009.161

13. Pelsy F., Hocquigny S., Moncada X., Barbeau G., Forget D., Hinrichsen P., Merdinoglu D. An extensive study of the genetic diversity within seven French wine grape variety collections. Theoretical and Applied Genetics. 2010;120(6):1219-1231. DOI: 10.1007/s00122-009-1250-8

14. Regner F., Hack R., Santiago Blanco J.L. Highly variable Vitis microsatellite loci for the identification of Pinot Noir clones. Vitis. 2006;45(2):85-91. DOI: 10.5073/vitis.2006.45.85-91

15. Regner F., Wiedeck E., Stadlbauer A. Differentiation and identification of White Riesling clones by genetic markers. Vitis. 2000;39(3):103-107.

16. Röckel F. Färberreben (Teinturiers) sowie rote Farbmutanten weißer Qualitätsrebsorten entstanden durch VvmybA-bedingte Mutationen am Beerenfarblokus [dissertation]. Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen; 2017. DOI: 10.5073/dissjki.2017.007

17. Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Molecular Biology. 1985;19(1):69-76. DOI: 10.1007/BF00020088

18. Spotar G.YU., Blinova S.A., Shvartsev A.A., Alekseyev YA., Gorislavets S.M. Features of identification grape varieties and clones of Western European origin. Magarach. Viticulture and Winemaking. 2021;23(2):125-133. [in Russian] DOI: 10.35547/IM.2021.23.2.004

19. This P., Jung A., Boccacci P., Borrego J., Botta R., Costantini L., Crespan M., Dangl G. S., Eisenheld C., Ferreira-Monteiro F., Grando S., Ibáñez J., Lacombe T., Laucou V., Magalhães R., Meredith C. P., Milani N., Peterlunger E., Regner F., Zulini L., Maul E. Development of a standard set of microsatellite reference alleles for identification of grape cultivars. Theoretical and Applied Genetics. 2004;109:1448-1458. DOI: 10.1007/s00122-004-1760-3

20. Villano C., Aiese Cigliano R., Esposito S., D’Amelia V., Iovene M., Carputo D., Aversano R. DNA-Based technologies for grapevine biodiversity exploitation: state of the art and future perspectives. Agronomy. 2022;12(2):491. DOI: 10.3390/agronomy12020491

21. VIVC. Microsatellites by profile. Vitis International Variety Catalogue VIVC. Julius Kuhn institut, 2023. Available at: URL: https://www.vivc.de/index.php?r=eva-analysis-mikrosatelliten-vivc%2Findex [accessed June 01, 2023].