Микроклональное размножение элитных технических сортов винограда (Vitis vinifera L.)

Актуальность. Виноград – одна из наиболее экономически значимых культур. Объемы производства винограда в Российской Федерации ежегодно увеличиваются. Такие биологические особенности винограда, как длительный ювенильный период (5–8 лет), высокая степень гетерозиготности генома и часто встречаемое явление инбредной депрессии, когда гомозиготизация при скрещивании приводит к потере жизнеспособности и производственных характеристик сорта, делают вегетативное размножение основой размножения и промышленного выращивания винограда. Микроклональное размножение является основой омоложения и оздоровления современных виноградников. Разработка подходов микроклонального размножения элитных технических сортов винограда является актуальной задачей для современной индустрии виноделия.

Материалы и методы. Для работы были использованы технические сорта винограда ‘Мальбек’, ‘Мерло’, ‘Шардоне’ и ‘Рислинг’ полевой коллекции Всероссийского национального научно-исследовательского института виноградарства и виноделия «Магарач».

Результаты. В данной работе удалось подобрать универсальный, одноэтапный протокол для микроклонального размножения элитных технических сортов винограда, позволяющий получить растения, готовые к пересаживанию в грунт (ex vitro) через 1-2 месяца после черенкования.

Заключение. Использование разработанного в данной работе протокола микроклонального размножения технических сортов винограда уменьшит трудозатраты и сократит время для получения растения, готового к адаптации к открытому грунту, в 2-3 раза.

1. Aazami M.A. Effect of some growth regulators on “in vitro” culture of two Vitis vinifera L. cultivars. Romanian Biotechnological Letters. 2010;15:5229-5232.

2. Al-Aizari A.A., Al-Obeed R.S., Mohamed M.A.H. Improving micropropagation of some grape cultivars via boron, calcium and phosphate. Electronic Journal of Biotechnology. 2020;48:95-100. DOI: 10.1016/j.ejbt.2020.10.001

3. Anupa N.T., Sahijram L., Samarth R., Rao B.M. In vitro shoot induction of three grape (Vitis vinifera L.) varieties using nodal and axillary explants. The BioScan. 2016;11(1):201-204.

4. Cohen P., Bacilieri R., Ramos-Madrigal J., Privman E., Boaretto E., Weber A. et al. Ancient DNA from a lost Negev Highlands desert grape reveals a Late Antiquity wine lineage. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2023:120(17):e2213563120. DOI: 10.1073/pnas.2213563120

5. Dalla Costa L., Malnoy M., Lecourieux D. Deluc L., OuakedLecourieux F., Thomas M.R. et al. The state-of-the-art of grapevine biotechnology and new breeding technologies (NBTS). OENO One. 2019;53(2):189-212. DOI: 10.20870/oeno-one.2019.53.2.2405

6. FAOSTAT. Food and Agriculture Organization of the United Nations: [website]. Available from: https://www.fao.org/faostat/en/#data/QCL [accessed Oct. 01, 2023].

7. Heloir M.C., Fournioux J.C., Oziol L., Bessis R. An improved procedure for the propagation in vitro of grapevine (Vitis vinifera cv. Pinot noir) using axillary-bud microcuttings. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 1997;49:223-225. DOI: 10.1023/A:1005867908942

8. JoseVouillamoz.com: [website]. Available from: http://www.josevouillamoz.com [accessed Sept. 19, 2023].

9. Laimer M. Transgenic grapevines. Transgenic Plant Journal. 2007;1(1):219-227.

10. Malnoy M., Viola R., Jung M.H., Koo O.J., Kim S., Kim J.S. et al. DNA-Free genetically edited grapevine and apple protoplast using CRISPR/Cas9 ribonucleoproteins. Frontiers in Plant Science. 2016;7:1904. DOI: 10.3389/fpls.2016.01904

11. Massonnet M., Cochetel N., Minio A., Vondras A.M., Lin J., Muyle A. et al. The genetic basis of sex determination in grapes. Nature Communications. 2020;11(1):2902. DOI: 10.1038/s41467-020-16700-z

12. McGovern P.E. Ancient Wine: The Search for the Origins of Viniculture. Princeton, NJ: Princeton University Press; 2003. DOI: 10.1515/9781400849536.1

13. Migicovsky Z., Sawler J., Gardner K.M., Aradhya M.K., Prins B.H., Schwaninger H.R. et al. Patterns of genomic and phenomic diversity in wine and table grapes. Horticulture Research. 2017;4:17035. DOI: 10.1038/hortres.2017.35

14. Munir I., Yen H.W., Baruth T., Tarkowski R., Azziz R., Magoffin D.A. et al. Resistin stimulation of 17alpha-hydroxylase activity in ovarian theca cells in vitro: relevance to polycystic ovary syndrome. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism. 2005;90(8):4852-4857. DOI: 10.1210/jc.2004-2152

15. Myles S., Boyko A.R., Owens C.L., Brown P.J., Grassi F., Aradhya M.K. et al. Genetic structure and domestication history of the grape. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2011:108(9):3530-3535. DOI: 10.1073/pnas.1009363108

16. Ng SY.C., Thottappilly G., Rossel H.W. Tissue Culture in disease elimination and micropropagation. In: G. Thottappilly, L.M. Monti, D. Mohan-Raj, A.W. Moore (eds). Biotechnology: Enhancing Research on Tropical Crops in Africa. Ibadan: CTA/IITA; 1992. p.171-182.

17. Nishitani C., Hirai N., Komori S., Wada M., Okada K., Osakabe K. et al. Efficient genome editing in apple using a CRISPR/Cas9 system. Scientific Reports. 2016:6(1):31481. DOI: 10.1038/srep31481

18. Perl A., Colova-Tsolova V., Eshdat Y. Agrobacterium-mediated transformation of grape embryogenic calli. In: I.S. Curtis (ed.). Transgenic Crops of the World. Dordrecht: Springer; 2004. p.229-242. DOI: 10.1007/978-1-4020-2333-0_17

19. Pierozzi N., Moura M. Karyotype analysis in grapevines. Revista Brasileira de Fruticultura. 2016:38(1):213-221. DOI: 10.1590/0100-2945-280/14

20. Rathore J.S., Rathore V., Shekhawat N.S., Singh R.P., Liler G., Phulwaria M. et al. Micropropagation of woody plants. In: P.S. Srivastava, A. Narula, S. Srivastava (eds). Plant Biotechnology and Molecular Markers. Dordrecht: Springer; 2004. p.195-205. DOI: 10.1007/1-4020-3213-7_13

21. Ren C., Liu Y., Guo Y., Duan W., Fan P., Li S. et al. Optimizing the CRISPR/Cas9 system for genome editing in grape by using grape promoters. Horticulture Research. 2021:8(1):52. DOI: 10.1038/s41438-021-00489-z

22. 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

23. Thomas P. Microcutting leaf area, weight and position on the stock shoot influence root vigour, shoot growth and incidence of shoot tip necrosis in grape plantlets in vitro. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. 2000:61(3):189-198. DOI: 10.1023/A:1006425807853

24. Töpfer R., Trapp O. A cool climate perspective on grapevine breeding: climate change and sustainability are driving forces for changing varieties in a traditional market. Theoretical and Applied Genetics. 2022:135(2):3947-3960. DOI: 10.1007/s00122-022-04077-0

25. Torregrosa L., Vialet S., Adivèze A., Iocco-Corena P., Thomas M.R. Grapevine (Vitis vinifera L.). Methods in Molecular Biology. 2015;1224:177-194. DOI: 10.1007/978-1-4939-1658-0_15

26. Усенко Л.Н., Удалова З.В. Анализ состояния виноградовинодельческого подкомплекса АПК России. Учет и статистика. 2018:1(49):22-31.