Die Genome von Weinreben sind für ihre hohe Heterozygotie bekannt und stellen eine große Herausforderung für die genaue Zusammensetzung dar. Traditionelle Ansätze konzentrieren sich oft auf nahezu homozygote Linien, die die gesamte genetische Vielfalt komplexer Sorten wie Malbec nicht erfassen.
Das Verständnis der klonalen phänotypischen Variation, die die Weinqualität erheblich beeinflusst, trägt zu dieser Komplexität bei. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist eine detaillierte und genaue Genomzusammenstellung unerlässlich, um die genetischen Mechanismen zu verstehen, die die klonale Variation bewirken und zu den einzigartigen Eigenschaften der Malbec-Weinrebe beitragen.
Ein Forscherteam vom Instituto de Biología Agrícola de Mendoza, dem Instituto de Ciencias de la Vid y del Vino und dem Max-Planck-Institut für Biologie Tübingen hat unter anderem veröffentlicht eine Studie in der Zeitschrift Gartenbauforschung am 14. März 2024. Diese Studie präsentiert die erste diploide Genomzusammenstellung der Malbec-Weinrebe und nutzt fortschrittliche Sequenzierungstechnologien, um die beiden von ihren Elternsorten geerbten Haplotypen aufzulösen.
Die Studie erreichte eine qualitativ hochwertige Genomzusammenstellung der Malbec-Weinrebe mithilfe fortschrittlicher PacBio-Langlesesequenzierungs- und Trio-Binning-Techniken. Diese Methode ermöglichte die Trennung und Zusammenstellung der beiden Haplotypen, die von den Elternsorten von Malbec, Prunelard und Magdeleine Noire des Charentes, geerbt wurden.
Das zusammengesetzte Genom enthüllte signifikante polymorphe Regionen und lieferte detaillierte Genmodellanmerkungen für beide Haplotypen. Die Transkriptomanalyse der klonalen Varianten von Malbec deckte Unterschiede in der Genexpression auf und hob insbesondere den höheren Anthocyangehalt in bestimmten Klonen hervor. Dieser erhöhte Anthocyangehalt war mit erhöhten Abscisinsäurereaktionen verbunden, was zur Überexpression von Genen führte, die am Phenylpropanoidstoffwechsel und an abiotischen Stressreaktionen beteiligt sind.
Diese Erkenntnisse unterstreichen die entscheidende Rolle haplotyp-aufgelöster Assemblierungen beim Verständnis der genetischen Grundlagen klonaler Variation und ihrer Auswirkungen auf Merkmale, die für die Weinqualität und die Anpassungsfähigkeit der Weinrebe von wesentlicher Bedeutung sind.
Dr. Luciano Calderón, einer der leitenden Forscher, erklärte: „Diese Genomzusammenstellung erweitert nicht nur unser Verständnis der genetischen Vielfalt von Malbec, sondern stellt auch eine wertvolle Ressource für die Untersuchung der molekularen Mechanismen dar, die der klonalen Variation zugrunde liegen. Sie eröffnet neue Möglichkeiten für die Züchtung und Verbesserung von Weinrebensorten.“
Das zusammengesetzte Genom von Malbec bietet eine umfassende Referenz für zukünftige genetische Studien und Züchtungsprogramme zur Verbesserung von Weinrebensorten. Durch das Verständnis der genetischen Grundlagen von Merkmalen wie Beerenzusammensetzung und Stressreaktionen können Forscher widerstandsfähigere und qualitativ hochwertigere Weinreben entwickeln, was letztendlich der Weinindustrie zugutekommt und die Herausforderungen des Klimawandels anspricht.
Mehr Informationen:
Luciano Calderón et al., Die diploide Genomassemblierung der Malbec-Rebsorte ermöglicht eine haplotypbasierte Analyse der transkriptomischen Unterschiede, die der klonalen phänotypischen Variation zugrunde liegen. Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae080