Genetic study of cretan vine varieties of Vitis vinifera L by molecular markers

Abstract

Local grapevine varieties, particularly in the latter half of the 20th century, have experienced abandonment due to the prevalent market preference for international grape varieties. This transition towards modern cultivars has led to a decline or even disappearance of indigenous local varieties. The presence of synonyms and homonyms further compounds the challenge of identifying minority cultivars. For the conservation, characterization, and sustainable utilization of genetic resources of the Greek grapevine cultivars (Vitis vinifera L.) in breeding and cultivation, a comprehensive exploration of grapevine cultivars’ germplasm is necessary, especially in a vineyard with such varietal richness, as is the Cretan one. The identification and discrimination of grapevine varieties cultivated in the vineyards of Crete is expected to yield insights of both botanical and archaeological significance. This effort not only contributes to preserving the cultural and genetic heritage of these grapevine varieties, but also advances our understanding of their historical context. The discrimination of grapevine cultivars is a difficult task due to several challenging factors. These factors include the sheer abundance of grape varieties, their wide geographic distribution, and the presence of numerous synonyms for each variety. This complex endeavor forms the central focus of viticulture and ampelography, a specialized scientific field dedicated to the study of grapevine cultivation. Historically, the identification, differentiation, and categorization of grape varieties relied primarily on ampelographic methods. Specifically, this approach involved analyzing the ampelographic characteristics of the various organs of the grapevine, observing how each variety behaved under cultivation conditions, and assessing its economic significance. These traditional methods formed the foundation for grapevine classification. It is worth noting that recent developments in the field, such as advancements in genetic analysis and DNA fingerprinting, have provided more precise means of identifying and classifying grapevine varieties. These modern techniques supplement the traditional ampelographic descriptions and contribute to our understanding of grapevine diversity. The aim of the present study was to investigate the genetic diversity of the most well-known indigenous Cretan varieties, found in productive vineyards of Crete, and more specifically of Prefecture of Heraklion. Different samples from these varieties were collected in order to examine the genetic variability that exists within these grapevine varieties using molecular markers. It should be noted that besides the research and genetic interest of the identification and discrimination of the different biotypes of the Cretan varieties studied, the results of the present study have a great viticultural interest since they could constitute the base for the implementation of clonal selection program, thus exploiting the most appropriate clones as well as the preservation and exploitation of precious germplasm.

Οι τοπικές ποικιλίες αμπέλου, ιδιαίτερα στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα, έχουν εγκαταλειφθεί λόγω της επικρατούσας προτίμησης της αγοράς για διεθνείς ποικιλίες αμπέλου. Αυτή η μετάβαση προς τις σύγχρονες ποικιλίες οδήγησε σε μείωση της καλλιέργειας ή ακόμα και εξαφάνιση των γηγενών τοπικών ποικιλιών. Η παρουσία συνωνύμων και ομώνυμων ενισχύει περαιτέρω την πρόκληση της ταυτοποίησης και διάκρισης αυτών των ποικιλιών. Για τη διατήρηση, τον χαρακτηρισμό και τη αειφόρο χρήση των γενετικών πόρων των ελληνικών ποικιλιών αμπέλου (Vitis vinifera L.) στην αναπαραγωγή και την καλλιέργεια, είναι απαραίτητη η διεξοδική διερεύνηση του γονιδιώματος των ποικιλιών αμπέλου, ειδικά σε ένα αμπελώνα με ποικιλιακό πλούτο, όπως είναι αυτός της Κρήτης. Η διάκριση και ταυτοποίηση των ποικιλιών αμπέλου που βρίσκονται τους αμπελώνες της Κρήτης αναμένεται να αποδώσει γνώσεις τόσο βοτανικής όσο και αρχαιολογικής σημασίας. Η προσπάθεια αυτή συμβάλλει όχι μόνο στη διατήρηση της πολιτιστικής και γενετικής κληρονομιάς αυτών των ποικιλιών αμπέλου, αλλά προάγει επίσης και την κατανόησή μας για το ιστορικό τους πλαίσιο. Η διάκριση μεταξύ των καλλιεργούμενων ποικιλιών αμπέλου είναι ένα δύσκολο έργο λόγω αρκετών παραγόντων. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν την αφθονία των ποικιλιών αμπέλου, την ευρεία γεωγραφική τους κατανομή και την παρουσία πολυάριθμων συνώνυμων για κάθε ποικιλία. Αυτή η πολύπλοκη προσπάθεια αποτελεί το επίκεντρο της αμπελουργίας, ενός εξειδικευμένου επιστημονικού πεδίου αφιερωμένου στη μελέτη της αμπελοκαλλιέργειας. Ιστορικά, η αναγνώριση, η διαφοροποίηση και η κατηγοριοποίηση των ποικιλιών αμπέλου βασίστηκαν κυρίως στις αμπελογραφικές μεθόδους. Συγκεκριμένα, η προσέγγιση αυτή περιλάμβανε την ανάλυση των αμπελογραφικών χαρακτηριστικών των διαφόρων οργάνων του φυτού της αμπέλου, την παρατήρηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρεται κάθε ποικιλία υπό συνθήκες καλλιέργειας και την αξιολόγηση της οικονομικής τους σημασίας. Αυτές οι παραδοσιακές μέθοδοι αποτέλεσαν το θεμέλιο για την ταξινόμηση των ποικιλιών αμπέλου. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα αυτό, οι πρόοδοι στη γενετική ανάλυση καθώς και η εύκολη απομόνωση του DNA, έχουν παράξει πιο ακριβή και αντικειμενικά μέσα για τον εντοπισμό και την ταξινόμηση των ποικιλιών. Αυτές οι σύγχρονες τεχνικές συμπληρώνουν τις παραδοσιακές αμπελογραφικές περιγραφές και συμβάλλουν στην κατανόηση των ποικιλιών αμπέλου. Σκοπός λοιπόν της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνηθεί η γενετική ποικιλομορφία των πιο γνωστών γηγενών ποικιλιών της Κρήτης, που βρίσκονται σε παραγωγικούς αμπελώνες της Κρήτης, και ειδικότερα του Νομού Ηρακλείου. Συλλέχθηκαν διαφορετικά δείγματα από αυτές τις ποικιλίες για να εξεταστεί η γενετική παραλλακτικότητα που υπάρχει εντός αυτών των ποικιλιών με τη χρήση μοριακών δεικτών. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι εκτός από το ερευνητικό ενδιαφέρον για τον εντοπισμό και τη διάκριση των διαφόρων βιοτύπων των μελετημένων Κρητικών ποικιλιών, τα αποτελέσματα της παρούσας μελέτης έχουν μεγάλο αμπελουργικό ενδιαφέρον, δεδομένου ότι θα μπορούσαν να αποτελέσουν τη βάση της εφαρμογής του προγράμματος κλωνικής επιλογής, αξιοποιώντας έτσι τους καταλληλότερους βιότυπους-κλώνους καθώς και τη διατήρηση και την εκμετάλλευση του πολύτιμου γενετικού υλικού τους.