Μελέτη της κλωνικής σύνθεσης της ποικιλίας κορινθιακή σταφίδα και διάκριση ορισμένων ελληνικών ποικιλιών αμπέλου (Vitis vinifera L.) με τη χρήση αμπελογραφικών και μοριακών μεθόδων

Abstract

The present thesis investigated the genetic diversity of the biotypes of the grapevine cultivar Korinthiaki Staphis found in the Greek vineyard as well as the identification and discrimination of groups of Greek grapevine cultivars (Vitis vinifera L.), especially cultivars used in wine production.Also, the present study investigated a number of biotypes of the cultivar Liatiko and a similar number of biotypes of the cultivar Korinthiaki Staphis in order to examine the hypothesis of the origin of the latter by the former through the phenomenon of mutation.From the biotypes of the cultivar Korinithiaki Staphis, the most representative ones of the main cultivation centers were studied, as identified in the Greek vineyards. Specifically, three biotypes from Aigialeia, five from Corinthia, five from Cephalonia, six from Zante, three from Ilia, as well as biotypes known as Korinthiaki “schistofilli”, Korinthiaki “mutant”, as well as three biotypes of Korinthiaki lefki, which is considered a color mutation of Korinthiaki Staphis, were studied. From the wine grapevine cultivars, the group of “Asproudia” (A. Achaias, A. Zakinthou, A.Santorinis, A. Mikinon, A. Spetson), the group of grapevine cultivars of eastern origin (Eftakoilo, Ladikino, Karistino, Siriki, Xeromachairouda, Serifiotiko, Stavrochiotiko, Erikaras, Armeletoussa, Giouroukiko, Fokiano) as well as certain cultivars, like Vossos, Atsala, Kokkinorobola, Robola, Agrioglikadi, Glikada aspri, Glikerithra, Glikeri, Platani, Petroulianos, Potamisi aspro were studied in order to investigate both the degree of relatedness between them and assess the effectiveness of the methods used.The combination of ampelography and of three molecular methods (RAPD, AFLP, SSR) was used for the description, identification and discrimination of the biotypes and cultivars. The Ampelographic description was based on sixty-six characters of the OIV Descriptor List and took place for four consecutive years. Of the molecular methods used, AFLP was used for the first time in order to study Greek grapevine cultivars, while the methods RAPD and SSR, which have been widely applied in the genetic study of many plants including grapevine, were used for comparative reasons. For the statistical analysis of the results of the ampelographic description and of the molecular methods, the dissimilarity (distance) coefficients Dist, Manhattan, EuclidSQ and the similarity coefficients Simple Matching, Jaccard, Dice were used respectively in order to determine the degree of phenotypic fluctuation and the degree of genetic similarity respectively generating the corresponding dendrograms.The analysis of the results revealed the following: a) the cultivar Korinthiaki Staphis is of polyclonal nature and of unknown origin. Genetic diversity was observed not only between but also within the group of the biotypes studied, something which is particularly important for using the results in order to improve the variety with the method of clonal selection, b) the data from the study of the biotypes of the cultivars Liatiko and Korinthiaki Staphis with the method RAPD – PCR do not confirm the hypothesis that Korinthiaki Staphis is a product of mutation of a seeded type of the cultivar Liatiko, c) Korinthiaki lefki (cultivar of polyclonal composition and of unknown origin) is different from Korinthiaki Staphis to such an extent that it does not confirm an earlier hypothesis that it is a color mutation of Korinithiaki Staphis, d) the high degree of relatedness which was determined in the wine grapevine cultivars of eastern origin studied shows that despite their large dispersion in almost every viticultural region of the country, they probably have a common center of origin in the greater area of the Aegean region. Furthermore, it was found that the cultivars Fokiano, Erikaras, Armeletousa and Giouroukiko are closely related, they have a common origin, and derived from one parent variety (Fokiano) through the accumulation of mutations. Also, the cultivars Serifiotiko and Stavrochiotiko are clones of one and the same variety, as is Robola with Atsala and Karistino with Kokkinorobola, e) finally, the data from the molecular analysis show that Asproudia are a group of related varieties with a common origin and in addition, with the help of the AFLP markers, they are grouped together with the criterion of the region of origin.The results of this study show that the ampelographic description, when based on a large number of ampelographic characters and for several consecutive years, is an effective and irreplaceable method for the discrimination of grapevine cultivars. Moreover, the combination of the methods of Ampelography and of the molecular ones, mainly the AFLP method, is extremely effective for the identification and discrimination of cultivated varieties. Finally, the results of this study showed that specifically for the genetic study of the polyclonal composition of grapevine cultivars, the combination of the Ampelographic description and the AFLP analysis is extremely effective, while for the discrimination of grapevine cultivars, the combination of Ampelographic description with both the SSR analysis and the AFLP analysis proved to be effective.

Στην παρούσα εργασία επιχειρήθηκε η μελέτη της γενετικής ποικιλομορφίας των βιότυπων της ποικιλίας Κορινθιακή Σταφίδα που απαντούν στον ελληνικό αμπελώνα και η ταυτοποίηση και διάκριση ομάδων ελληνικών ποικιλιών αμπέλου (Vitis vinifera L.), κυρίως οινοποιίας.Επίσης, επιχειρήθηκε η μελέτη αριθμού βιότυπων της ποικιλίας Λιάτικο και ανάλογου αριθμού της ποικιλίας Κορινθιακή Σταφίδα για τη διερεύνηση της υπόθεσης της προέλευσης της δεύτερης από την πρώτη μέσω του φαινόμενου της μετάλλαξης. Από τους βιότυπους της Κορινθιακής Σταφίδας μελετήθηκαν οι πλέον αντιπροσωπευτικοί των κύριων κέντρων καλλιέργειας, όπως επισημάνθηκαν στους ελληνικούς αμπελώνες. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν τρεις βιότυποι από την Αιγιάλεια, πέντε από την Κορινθία, πέντε από την Κεφαλληνία, έξι από τη Ζάκυνθο, τρεις από την Ηλεία καθώς και βιότυποι που είναι γνωστοί ως Κορινθιακή “σχιστόφυλλη”, Κορινθιακή “μεταλλαγμένη” καθώς και τρεις βιότυποι της Κορινθιακής λευκής, που θεωρείται χρωματική μετάλλαξη της Κορινθιακής Σταφίδας. Από τις ποικιλίες οινοποιίας μελετήθηκαν η ομάδα των “ασπρουδιών” (Α. Αχαΐας, Α. Ζακύνθου, Α. Σαντορίνης, Α. Μυκηνών, Α. Σπετσών), η ομάδα ποικιλιών ανατολικής προέλευσης (Εφτάκοιλο, Λαδικινό, Καρυστινό, Συρίκι, Ξερομαχαιρούδα, Σεριφιώτικο, Σταυροχιώτικο, Ερικαράς, Αρμελετούσα, Γιουρούκικο, Φωκιανό) καθώς και ορισμένες ποικιλίες όπως Βόσσος, Ατσάλα, Κοκκινορομπόλα, Ρομπόλα, Αγριογλυκάδι, Γλυκάδα άσπρη, Γλυκερήθρα, Γλυκέρι, Πλατάνι, Πετρουλιανός, Ποταμίσι άσπρο, με σκοπό αφενός τη διερεύνηση του βαθμού συγγένειας μεταξύ τους και αφετέρου την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των μεθόδων που χρησιμοποιήθηκαν.Για την περιγραφή, ταυτοποίηση και διάκριση των βιότυπων και των ποικιλιών χρησιμοποιήθηκε ο συνδυασμός της αμπελογραφίας και τριών μοριακών μεθόδων (RAPD, AFLP, SSR). Η αμπελογραφική περιγραφή βασίστηκε σε 66 αμπελογραφικούς χαρακτήρες του Κώδικα Αμπελογραφικής Περιγραφής του Διεθνούς Οργανισμού Αμπέλου και Οίνου (OIV) και πραγματοποιήθηκε σε τέσσερις διαδοχικές καλλιεργητικές περιόδους. Από τις μοριακές μεθόδους, χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για τη μελέτη ελληνικών ποικιλιών αμπέλου η μέθοδος AFLP, ενώ για συγκριτικούς λόγους χρησιμοποιήθηκαν και οι μέθοδοι RAPD και SSR που έχουν τύχει ευρείας εφαρμογής στη γενετική μελέτη πολλών φυτών μεταξύ των οποίων και η άμπελος. Για τη στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων της αμπελογραφικής περιγραφής και των μοριακών μεθόδων χρησιμοποιήθηκαν οι συντελεστές ανομοιότητας (συσχέτισης ή απόστασης) Dist, Manhattan, EuclidSQ και οι συντελεστές ομοιότητας Simple Matching, Jaccard, Dice αντίστοιχα, βάσει των οποίων προσδιορίστηκε ο βαθμός φαινοτυπικής διακύμανσης και βαθμός γενετικής ομοιότητας αντίστοιχα και σχηματίστηκαν τα αντίστοιχα δενδρογράμματα.Από την επεξεργασία των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι: α) η Κορινθιακή Σταφίδα είναι ποικιλία πολυκλωνικής φύσης άγνωστης προέλευσης. Γενετική διαφοροποίηση παρατηρήθηκε όχι μόνο μεταξύ αλλά και εντός των ομάδων των βιότυπων που μελετήθηκαν, γεγονός ιδιαίτερα σημαντικό για την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων στη βελτίωση της ποικιλίας με τη μέθοδο της κλωνικής επιλογής, β) τα δεδομένα της μελέτης των βιότυπων της ποικιλίας Λιάτικο και της Κορινθιακής Σταφίδας με τη μέθοδο RAPD – PCR δεν επιβεβαιώνουν την υπόθεση ότι η Κορινθιακή Σταφίδα είναι προϊόν μετάλλαξης ενός εγγίγαρτου τύπου της ποικιλίας Λιάτικο, γ) η Κορινθιακή λευκή (πολυκλωνικής σύνθεσης και άγνωστης προέλευσης ποικιλία) διαφέρει από την Κορινθιακή Σταφίδα σε τέτοιο βαθμό που δεν επιβεβαιώνει παλαιότερη υπόθεση ότι αποτελεί χρωματική μετάλλαξη της Κορινθιακής Σταφίδας, δ) ο υψηλός βαθμός συγγένειας που προσδιορίστηκε στις ποικιλίες οινοποιίας ανατολικής προέλευσης που μελετήθηκαν, δείχνει ότι παρά τη μεγάλη διασπορά τους σε όλες σχεδόν τις αμπελουργικές περιοχές της χώρας, μάλλον έχουν κοινό κέντρο προέλευσης την ευρύτερη περιοχή του Αιγαίου. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι οι ποικιλίες Φωκιανό, Ερικαράς, Αρμελετούσα και Γιουρούκικο είναι στενά συγγενείς, έχουν κοινή προέλευση και προέκυψαν από μία γονεϊκή ποικιλία (το Φωκιανό) μέσω της συσσώρευσης μεταλλάξεων. Επίσης, οι ποικιλίες Σεριφιώτικο και Σταυροχιώτικο αποτελούν κλώνους μιας και της αυτής ποικιλίας, όπως και η Ρομπόλα με την Ατσάλα καθώς και το Καρυστινό με την Κοκκινορομπόλα, ε) τέλος, τα δεδομένα των μοριακών αναλύσεων δείχνουν ότι τα Ασπρούδια είναι ομάδα συγγενών ποικιλιών με κοινή προέλευση και επιπλέον, με τη βοήθεια των δεικτών της μεθόδου AFLP, ομαδοποιούνται με κριτήριο την περιοχή προέλευσης.Από τα αποτελέσματα της εργασίας προκύπτει ότι η Αμπελογραφική περιγραφή όταν στηρίζεται σε μεγάλο αριθμό αμπελογραφικών χαρακτήρων και πραγματοποιείται επί σειρά ετών είναι αποτελεσματική και αναντικατάστατη μέθοδος στη διάκριση των ποικιλιών αμπέλου. Επιπλέον, ο συνδυασμός των μεθόδων της Αμπελογραφίας και των αντίστοιχων μοριακών και κυρίως της AFLP είναι εξαιρετικά αποτελεσματικός στην ταυτοποίηση και διάκριση των καλλιεργουμένων ποικιλιών αμπέλου. Τέλος, τα αποτελέσματα της ερευνητικής εργασίας έδειξαν ότι ειδικά για τη γενετική μελέτη της πολυκλωνικής σύνθεσης των ποικιλιών αμπέλου, εξαιρετικά αποτελεσματικός είναι κατά κύριο λόγο ο συνδυασμός της Αμπελογραφικής περιγραφής και της AFLP ανάλυσης, ενώ για τη διάκριση των καλλιεργούμενων ποικιλιών αποτελεσματικός αποδείχτηκε ο συνδυασμός της Αμπελογραφικής περιγραφής τόσο με την SSR ανάλυση όσο και με την AFLP ανάλυση.