Phenotypic key factors, genetic regions and genes associated to cluster architecture in grapevine (Vitis vinifera)

Weltweit rangieren domestizierte Reben (Vitis vinifera) unter den meistangebauten Obstkulturen. Die geernteten Trauben werden geschatzt als nahrhaftes Obst, fur die Herstellung von Traubensaft und fur die Vinifikation begehrter Weine. Vitis vinifera Sorten dominieren den globalen Weinbau, jedoch sind diese Sorten hoch anfallig gegenuber pilzlichen Schaderregern und mussen intensiv mit Fungiziden behandelt werden. Der Anbau pilzresistenter Sorten reduziert den Fungizideinsatz um 60 %. Grauschimmel, verursacht durch Botrytis cinerea, ist ein Hauptpathogen im Weinbau und nimmt eine gesonderte Stellung in der Resistenzzuchtung ein. Fur dieses Pathogen sind derzeit keine aktiven zellularen Resistenzmechanismen bekannt. Deshalb zielt die Resistenzzuchtung auf das Einkreuzen physikalischer Eigenschaften ab, die den Infektionsmechanismus des Pathogens behindern. Lockere Traubenarchitektur hat hierbei eine zentrale Rolle. Um genetische Ursachen fur lockere Traubenarchitektur zu identifizieren wurden F1 Individuen aus der Kreuzung (‘Calardis Musque’ × ‘Villard Blanc’) und somatische Varianten der Sorte ‘Pinot Noir’ mit signifikanten Unterschieden in der Traubenkompaktheit untersucht. Die phanotypischen Untersuchungen dieser Arbeit zeigen, dass sechs von 20 erfassten Untermerkmalen der Traubenachitektur eine herausragende Rolle fur den Grad der Traubenkompaktheit spielen. Traubengewicht, Beerenanzahl, Beerenvolumen, Rachislange, Schulterlange und Pedicellange sind fur die Zuchtung des komplexen Merkmals Lockerbeerigkeit von vorrangiger Bedeutung. Dies gilt sowohl fur 149 phanotypisch diverse F1 Individuen der Kreuzugspopulation, als auch fur lockere und kompakte ‘Pinot Noir’ Klone aus funf Selektionslinien. Die genetischen Untersuchungen identifizieren acht Regionen des Referenzgenoms fur Reben auf denen merkmalsgekoppelte quantitative Loci fur bis zu vier Faktoren der Traubenarchitektur gemeinsam lokalisiert sind. Daruber hinaus konnen molekulare Marker mit starker Kopplung zu Faktoren der Traubenarchitektur benannt werden. Mit der Kombination aus drei der ermittelten molekularen Marker konnen 29 % der unerwunschten kompakten Genotypen in der Kreuzungspopulation (‘Calardis Musque’ × ‘Villard Blanc’) selektionieret werden. Expressionsstudien an mehreren Standorten zeigen, dass die differentielle Genexpression von 15 Kandidatengenen stabil mit Traubenarchitekturparametern von ‘Pinot Noir’ Klonen korreliert. In weiteren Studien mit, in Bezug auf Traubenarchitektur, stark unterschiedlichen Individuen aus diversem genetischem Hintergrund ergibt sich, dass das Transkriptionsfaktor kodierende Gen PRE6 und weitere sechs Gene mit Bezug zu Auxinmetabolismus, Zellwandlockerung und Strigolaktonen zwischen lockeren und kompakten Individuen differentiell exprimiert sind. Diese Gene konnen dazu geeignet sein um molekulare Marker fur Traubenarchitektur zu entwickeln. Diese Marker konnen dann zur MAS von optimiertem Zuchtmaterial mit physikalischer Resilienz gegen Botrytis cinerea eingesetzt werden.