Stato dell arte e opportunità per il settore Riccardo Velasco Fondazione Edmund Mach Centro Ricerca e Innovazione

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1 Miglioramento genetico della vite Stato dell arte e opportunità per il settore Riccardo Velasco Fondazione Edmund Mach Centro Ricerca e Innovazione

2 Centri di breeding in Europa: Germania: Austria: Ungheria: Italia: Francia: Geilweierhof Freiburg Klosterneuburg Weiss (privati) Pecs FEM-IASMA University of Udine Innovitis (privati) INRA Bordeaux e Colmar

3 Obiettivo: resistenza a quali patogeni? OIDIO (Erysiphe necator) Dornfelder trattato e non trattato PERONOSPORA (Plasmopara viticola) PHYLLOXERA (Daktulosphaira vitifoliae)

4 Cosa significa resistenza: L immunità non esiste Esistono diversi livelli di resistenza Ci sarà sempre comunque bisogno di mantenere i patogeni sotto controllo

5 Varietà resistenti registrate nei cataloghi nazionali Germania: Regent (r);bronner (b); Johanniter, Merzling, Solaris, Helios, Prior, Baron, Monarch, Cabernet Cortis, Cabernet Carol, Cabernet Carbon Calandro, Felicia, Reberger, Villaris Austria: Roesler (r); Rathay (r) Italia: Regent, Bronner + altre 6, giugno 2014

6 Combinazione di diversi genotipi con resistenze di diversa origine X VRH Marcatori per: Run1: oidio (LG12) Rpv1: peronospora (LG12) Regent Marcatori per: Ren2: oidio (LG15) : peronospora(lg18)

7 Effetto additivo della resistenza in presenza di geni diversi (peronospora) Rpv

8 % genotipi Distribuzione della resistenza in presenza di geni diversi (peronospora) - Rpv1, classe di infezione % genotipi Rpv1, classe di infezione Rpv1, Rpv1, % genotipi classe di infezione % genotipi classe di infezione

9 Effetto additivo della resistenza in presenza di geni diversi (oidio) Run Ren

10 % genotipi Run1, - Ren Distribuzione della resistenza in presenza di geni diversi (oidio) classe di infezione 17 % genotipi Run1, - Ren classe di infezione Run1, + Ren Run1, + Ren % genotipi classe di infezione 4 % genotipi classe di infezione

11 Il miglioramento genetico: Un attività pluriennale Impegnativa e costosa Come incrementare le probabilità di successo(?)

12 castrazione impollinazione

13 copertura Incroci controllati

14 Crescita di singoli semi e trapianto Campi sperimentali

15 V.v. Malaga seedling X Muscadinia rotundifolia cv G2 (F1) NC 6-15 X V.v. Cabernet Sauvignon (BC1) GF 8628 X V.v. Grenache noir (BC2) GF X V.v. Merlot noir (BC3) GF X V.v. Aubun (BC4) Mtp X V.v. Grenache noir (BC5) Mtp X V.v. Cabernet Sauvignon (BC6) Mtp 3322 Nuove selezioni con il 0,6% del genoma di M. rotundifolia Gentilmente fornita da Pal Kozma

16 Esempio di piramidazione di resistenze, oltre 30 anni di lavoro(!) Gentilmente fornita da Pal Kozma

17 Il miglioramento genetico: Selezione assistita Identificazione di nuovi marcatori Piramidazione (concentrazione di più geni in un solo genotipo «élite»)

18 Resistenza alla peronospora Epoca di maturazione Contenuto in terpeni (aromi) Apirenia MAS, la selezione assistita dai marcatori introdotta a FEM per:

19 Regione cromosomica responsabile della resistenza Marcatori molecolari Regione identificata sul cromosoma Resistenza a oidio1 Resistenza a oidio2 Resistenza a peronospora1 Resistenza a peronospora2

20 Dati genetici (segregazione marcatori) Dati fenotipici (segregazione del tratto) Peso acino QTLs n. di individui g Linalolo 0,0 13,7 23,5 30,1 40,2 49,9 52,0 54,3 55,3 59,1 59,7 60,0 62,4 m CT GeATG1 mctceatg 8 mctceaag 6 VMC4C6 m CACeACA5 m CT GeAAG7 m CAGeATG5 m CAT eatt3 m CT GeAAG14 m CAT eatg11 mccaeatg 8 m CCAeAAG7 VMC6E n. di individui ug/kg di acini 91,2 95,9 96,2 98,6 99,0 106,7 108,8 114,5 VrZAG79 VVM D27 VMC3B9 m CAT eatt2 DXS m CAT eatt14 m CAGeATG16 m CAGeATG15 logl

21 Resistenza () x Resistenza () Selezione fenotipica res. all oidio molecular markers Selezione genotipica (MAS)

22 Resistance gene to markers crosses res. genotype Rpv1 Plasmopara viticola VMC72 VVIb32 Syrah x M. rotun Rpv2 Plasmopara viticola Cabernet Sauvignon x M. rotund Plasmopara viticola UDV-112 Regent x Lemberger Regent VVIn16 Chardonnay x Bianca Bianca UDV-305 VMC/F2 Rpv4 Plasmopara viticola VMC7h3 VMCNg2e2.1 Rpv5 Plasmopara viticola VVIo52b Cabernet Sauvignon Rpv6 Plasmopara viticola VMC8G9 Cabernet Sauvignon Regent x Lemberger Regent x Gloire de Montpellier x Gloire de Montpellier Rpv7 Plasmopara viticola UDV-097 Chardonnay x Bianca Bianca Gloire de Montpellier V. riparia Gloire de Montpellier V. riparia Rpv8 Plasmopara viticola VMC1G3.2 Moscato Bianco x V. riparia Wr63 V. riparia Rpv9 Plasmopara viticola CCoAOMT Moscato Bianco x V. riparia Wr63 V. riparia Rpv10 Plasmopara viticola V.amurensis

23 Resistance gene to markers crosses res. genotype Ren1 Erysiphe necator UDV-020 Nimrang x Kishmish vatkana Kishmish vatkana VMC9h4-2 VMCNg4e10.1 Ren2 Erysiphe necator CS25 Horizon x Illinois Illinois Ren3 Erysiphe necator UDV-015b Regent x Lemberger Regent VViv67 Ren4 Run1 Erysiphe necator VMC1g3.2 VRH x Cabernet Sauvignon VMC4f3.1 VRH M. rotundifolia 5-gt anthocyanin 3,5- diglucosides Gf09_01 Regent x Lemberger Regent

24 Numerosi i marcatori correlati alla resistenza, fonti di resistenza a: Run1, Rpv1 = resistance to oidium and peronospora invitis muscadinia Ren1 = resistance to oidium in Kishmish vatkana Ren2 = resistance to oidium in Regent = resistance to peronospora in Regent Rpv_X = resistance to peronospora in Solaris (Vitis amurensis)

25 Run1 Rpv1 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Rpv7 Rpv10 Run1 Rpv1 Run1 Rpv1 Run1 Rpv1 Ren1 Ren1 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Rpv4 Ren3 Regent Kishmish Vatkana Jasm in BC4 3,125% 3,125% 6,25% 6,25% 12,5% 1,56 %

26 Genotype x Genotype y Genotype z Rpv_x F1 Rpv_x Run1 Rpv1 Ren1 F1 Rpv_x Run1 Rpv1 Ren1 Ren2 Ren1 Rpv_x Ren2 Genotype k Ren1 F1 F1 Ren1 Rpv_x Run1 Rpv1 Ren1 Ren2 Run1 Rpv1 Ren1 Ren2 Rpv_x res. pe ronospora 2019 Schema di piramidazione Rpv_x Run1 Rpv1 Ren1 Ren2 Run1 Rpv1 Ren1 Ren2 res. pe ronospora & oidium res. oidium 2023

27 Situazione alla Fondazione E.Mach Semi: nel 2011/14 sono stati effettuati 73 incroci che hanno dato origine a cira semi in fase di germinazione Semenzali in tunnel: circa Percentuale di danno Numero di piante 0 peronospora e 0 oidio 10% peronospora e 0 oidio 15% peronospora e 0-1 oidio

28 Resistenze a peronospora e oidio Genotipi con diversi gradi di resistenza 200 Piantine sottoposte a screening ( ) Piantine sottoposte a screening ( ) Grappoli per piramidazione (2014) 98 Grappoli nuove resistenze (2014) 223 Grappoli per incroci per nuovi caratteri (2014) 59 Grappoli per uve da tavola (2014) 46

29 Regioni cromosomiche più significative per resistenze Rpv 4 Rpv 5 Rpv 7 Run1 Rpv 1 Ren2 23,0 18,8 19,3 23,9 25,0 21,5 21,0 22,3 23,0 18,1 19,8 Rpv 6 22,7 Ren1 Rdv 1 24,4 Pd 20,3 22,1 17,2 Rpv 3 Xi 24,0 Resistenza a fillossera Resistenza a oidio Resistenza a peronospora Resistenza alla malattia di Pierce Resistenza ai nematodi 30,3 29,4

30 Tratti di resistenza in vite combinati con tratti qualitativi ufgt sex Rpv 4 Rpv 5 5-GT Rpv 7 Run1 Rpv 1 Ren2 myba Ver 23,0 18,8 19,3 23,9 25,0 21,5 21,0 22,3 23,0 18,1 19,8 Rpv 6 22,7 Ren1 Rdv 1 24,4 Pd 20,3 22,1 17,2 Rpv 3 Be siz e sdi Xi 24,0 Resistenza a fillossera Resistenza a oidio Resistenza a peronospora Resistenza alla malattia di Pierce Resistenza ai nematodi qualità: Monoterpeni 30,3 qualità: colore della bacca Evoluzione : invaiatura apirenia 29,4

31 Il miglioramento genetico: Nuove tecnologie abilitanti Screening rapido per nuove resistenze Strade alternative alla MAS

32 Bassa patogenicità Tecnica di screening rapido Alta suscettibilità

33 Pedigree based analysis PBA -migliore combinazione allelica -Breeding value -Diverse origini di resistenza -Incremento dell efficienza di breeding

34 M-F_Solari MusOtt MalCan Identification of the chromosomal interval which associate with the Vitis species Merzli F_Solari F3P51 CabSau Solari F_Muscar CabCor Muscar

35 Nella seconda metà del 1800 compaiono nel Trentino nuove e gravi malattie della Vite: fillossera, peronospora e oidio. L attacco di oidio fu particolarmente grave, tanto che nel 1859 minacciava la sopravvivenza della coltura. Un giardiniere francese già nel 1852 aveva osservato che trattando le foglie con zolfo si controllava la diffusione dell oidio. Una soluzione empirica ma efficace: nasceva così la fitoiatria. Ludwig Von Comini si prodigò per introdurre in Trentino la sulfurazione, superando, in questo, l opposizione contadina.

36 Büschges, R., Hollricher, K., Panstruga, R., Simons, G., Wolter, M., Frijters, A., van Daelen, R., van der Lee, T., Diergaarde, P., Gronendijk, J., Töpsch, S., Vos, P., Salamini, F., Schulze-Lefert, P. (1997) The barley Mlo gene: a novel control element of plant pathogen resistance. Cell 88: Mlo gene family in grapevine distribution along the 19 chromosomes mlo13 mlo12 mlo14 mlo3 mlo8 mlo7 mlo6 Ren mlo2 mlo1 Orzo Mlo vs. mlo mlo17 mlo9 mlo11 mlo10 Run1 Brachetto mlo16 Ren1 mlo15 mlo4 Ren2 Brachetto-mlo13 mutato

37 Un sentito grazie per l attenzione e il dovuto riconoscimento a: Marco Stefanini Ivana Battocletti, Silvano Clementi, Monica Dallaserra, Cinzia Dorigatti, Tiziano Tomasi, Alessandra Zatelli, Luca Zulini, Antonella Vecchione, Andrea Campestrin, Giulia Betta, Cristian Chiettini Silvia Vezzulli, Elisa Peressotti, Chiara Dolzani, Susanna Micheli, Silvia Lorenzi, Francesco Emanuelli, Juri Battilana, Laura Costantini, Valentina Catalano, Maddalena Sordo, M. Stella Grando