Аллельное разнообразие SSR-локуса VVIB23, сцепленного с полом цветка, в генотипах дикорастущего винограда Краснодарского края

Актуальность. Изучение дикорастущего винограда представляет интерес с точки зрения расширения знаний о генетическом разнообразии генофонда культуры, поиска новых источников устойчивости. Одно из основных отличий диких форм от культивируемых заключается в типе репродуктивной системы: дикий виноград представлен однополыми формами и опыляется перекрестно, в то время как культурные лозы являются, за редким исключением, гермафродитами и способны к самоопылению. В настоящее время определен ДНК-маркер, позволяющий определять пол цветка винограда.

Материалы и методы. Тридцать шесть генотипов дикорастущих лоз винограда, отобранных в 2019–2021 гг. на территории Заповедника «Утриш» в окрестностях города Геленджика и в государственном природном заказнике «Красный лес» (правый берег реки Кубань), изучили с помощью ДНК-маркера VVIB23 к гену Sex, определяющему пол цветка. Исследование выполнено методом ПЦР с оценкой результатов на генетическом анализаторе «Нанофор 05».

Результаты. Установлено, что исследуемые образцы винограда вариабельны по SSR-локусу VVIB23 – обнаружено 7 типов аллелей . В 14 генотипах выявлено наличие аллелей , соответствующих мужскому типу цветка, в 21 – женскому. ПЦР-фрагмент, размер которого по литературным данным коррелирует с гермафродитизмом, не был обнаружен, что характерно для диких генотипов. Методом ДНК-маркерного анализа не удалось определить пол цветка одного образца.

Заключение. По данным ДНК-маркерного анализа определено, что изучаемые дикорастущие образцы винограда являются двудомными формами.

1. Antcliff A.J. Inheritance of sex in Vitis. Annales del l’Amelioration des Plantes. 1980;30:113-122.

2. Battilana J., Lorenzi S., Moreira F.M., Moreno-Sanz P., Failla O., Emanuelli F. et al. Linkage mapping and molecular diversity at the flower sex locus in wild and cultivated grapevine reveal a prominent SSR haplotype in hermaphrodite plants. Molecular Biotechnology. 2013;54(3):1031-1037. DOI: 10.1007/s12033-013-9657-5

3. Benito A., Muñoz-Organero G., de Andrés M.T., Ocete R., García-Muñoz S., López M.A. et al. Ex situ ampelographical characterisation of wild Vitis vinifera from fifty-one Spanish populations. Australian Journal of Grape and Wine Research. 2017;23(1):143-152. DOI: 10.1111/ajgw.12250

4. Biagini B., De Lorenzis G., Imazio S., Failla O., Scienza A. Italian wild grapevine (Vitis vinifera L. subsp. sylvestris) population: insights into eco-geographical aspects and genetic structure. Tree Genetics and Genomes. 2014;10(5):1369-1385. DOI: 10.1007/s11295-014-0767-4

5. Dalbó M.A., Ye G.N., Weeden N.F., Steinkellner H., Sefc K.M., Reisch B.I. A gene controlling sex in grapevines placed on a molecular marker-based genetic map. Genome. 2000;43(2):333-340. DOI: 10.1139/g99-136

6. Doulati-Baneh H., Mohammadi S.A., Labra M., De Mattia F., Bruni I., Mezzasalma V. et al. Genetic characterization of some wild grape populations (Vitis vinifera subsp. sylvestris) of Zagros mountains (Iran) to indentify a conservation strategy. Plant Genetic Resources. 2015;13(1):27-35. DOI: 10.1017/S1479262114000598

7. Фисенко Ю.Ф., Фисенко В.Н., Коваленко Ф.А. Виноделие Кубани. Краснодар: Краснодарское книжное издательство; 1979.

8. Gorbunov I.V., Ilnitskaya E.T., Lukyanov A.A., Makarkina M.V., Mikhailovsky S.S., Pankin M.I. The Kuban grapes wild forms growing on the Red Forest nature reserve territory. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;677:042072. DOI: 10.1088/1755-1315/677/4/042072

9. Gorbunov I.V., Ilnitskaya E.T., Lukyanov A.A., Mikhailovsky S.S., Makarkina M.V., Pankin M.I. et al. Variety of wild-growing grapes of the Utrish reserve. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2020;548:042050. DOI: 10.1088/1755-1315/548/4/042050

10. Горбунов И.В., Лукьянова А.А., Лифанов И.В., Виноградова С.В. Фенотипические и генотипические особенности дикорастущих форм винограда Кубани. Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2022;3(67):5-10. DOI: 10.12737/2073-0462-2022-5-10

11. Ильницкая E.T., Макаркина М.В., Горбунов И.В., Котляр В.К., Кожевников Е.А. Морфологические и генетические характеристики дикорастущих форм винограда на территории Тонкого мыса города Геленджик. Плодоводство и виноградарство Юга России. 2022;75(3):85-96. DOI: 10.30679/2219-5335-2022-3-75-85-96

12. Jahnke G., Nagy Z.A., Koltai G., Oláh R., Májer J. Morphological, phenological and molecular diversity of woodland grape (Vitis sylvestris Gmel.) genotypes from the Szigetköz, Hungary. Mitteilungen Klosterneuburg. 2021;71(1):90-98.

13. Karataş D.D., Karatas H., Garcia-Muñoz S. Morphological characterization of endangered wild grapevine Vitis vinifera ssp. silvestris in Eastern Turkey. Journal of the American Pomological Society. 2014;68(1):14-23.

14. Красохина С.И., Кострикин И.А. Новый столовый сорт винограда Талисман. Садоводство и виноградарство. 2006;(1):23.

15. Küpe M., Ercisli S., Jovanović-Cvetković T., Eyduran S.P., Ayed R.B. Molecular characterization of wild grapes from northeastern part of Turkey. Genetika. 2021;53(1):93-102. DOI: 10.2298/GENSR2101093K

16. Popescu C.F., Dejeu L.C., Ocete R.R. Preliminary characterization of wild grapevine populations (Vitis vinifera ssp. sylvestris) grown along the Danube River. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca. 2013;41(2):472-477. DOI: 10.15835/nbha4129317

17. Riaz S., Boursiquot J.M., Dangl G.S., Lacombe T., Laucou V., Tenscher A.C. et al. Identification of mildew resistance in wild and cultivated Central Asian grape germplasm. BMC Plant Biology. 2013;13:149. DOI: 10.1186/1471-2229-13-149

18. Riaz S., De Lorenzis G., Velasco D., Koehmstedt A., Maghradze D., Bobokashvili Z. et al. Genetic diversity analysis of cultivated and wild grapevine (Vitis vinifera L.) accessions around the Mediterranean basin and Central Asia. BMC Plant Biology. 2018;18(1):137. DOI: 10.1038/s41438-020-0335-z

19. Riaz S., Krivanek A.F., Xu K., Walker M.A. Refined mapping of the Pierce’s disease resistance locus, PdR1, and Sex on an extended genetic map of Vitis rupestris × V. arizonica. Theoretical and Applied Genetics. 2006;113(7):1317-1329. DOI: 10.1007/s00122-006-0385-0

20. Rogers S.O., Bendich A.J. Extraction of DNA from milligram amounts of fresh, herbarium and mummified plant tissues. Plant Molecular Biology. 1985;5(2):69-76. DOI: 10.1007/BF00020088

21. This P., Lacombe T., Thomas M.R. Historical origins and genetic diversity of wine grapes. Trends in Genetics. 2006;22(9):511-519. DOI: 10.1016/j.tig.2006.07.008

22. Zdunić G., Lukšić K., Nagy Z.A., Mucalo A., Hančević K., Radić T. et al. Genetic structure and relationships among wild and cultivated grapevines from Central Europe and part of the Western Balkan Peninsula. Genes. 2020;11(9):962. DOI: 10.3390/genes11090962