Identifikation von Austriebs- und Blühloci im Genom der Weinrebe, zugrunde liegender Kandidatengene sowie genetischer Marker zur Marker-gestützten Selektion

Phänologische Merkmale wie Austriebs- und Blühzeitpunkt sind durch die Aktivität einer
Vielzahl an Genen innerhalb eines komplexen Kontrollnetzwerks bedingt. Die Ausprägung
des Phänotyps wird zusätzlich stark durch Umweltbedingungen beeinflusst, was die
genetische Untersuchung dieser Merkmale erschwert. In der vorliegenden Arbeit konnten
Quantitative Trait Loci (QTL) für den Austriebszeitpunkt auf den Chromosomen 3, 4, 7 und
für den Blühzeitpunkt auf den Chromosomen 1, 4, 7, 8, 14, 17, 18 und 19 in einer
biparentalen Kreuzungspopulation der Weinrebe identifiziert werden. ... mehrAdditive Effekte
zwischen den einzelnen Loci für den Blühzeitpunkt waren erkennbar. Der QTL auf
Chromosom 14 zeigt den größten Einfluss auf die Merkmalsausprägung, er wird als
Haupt-QTL für den Blühzeitpunkt in der untersuchten Population angesehen. Durch eine
Vergrößerung der biparentalen Kreuzungspopulation, Erstellen einer verbesserten
genetischen Karte und QTL-Analyse konnten die Blüh-QTLs im Rebengenom exakter
positioniert werden. Bisher sind keine genetischen Marker für die Marker-gestützte
Selektion des Blühzeitpunktes in der Rebenzüchtung etabliert. Die Verfügbarkeit solcher
Marker würde die zielgerichtete Züchtung später blühender Sorten im Angesicht des
Klimawandels, der zu einer Verfrühung der Phänologie führt, ermöglichen. In der
vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob SSR-Marker aus den QTL-Bereichen
übertragbar sind auf Rebsorten mit verschiedenen genetischen Hintergründen. Als
Ergebnis können Marker vorgeschlagen werden, die das Potential zeigen, eine
Gegenselektion von früher blühenden Genotypen in Zuchtprogrammen zu ermöglichen.
Kandidatengene aus den QTL-Bereichen auf den Chromosomen 7 und 14 wurden
genauer untersucht. Sie spielen möglicherweise bei (i) der Regulierung der Blühinduktion
und Infloreszenzverzweigung in den Winterknospen, (ii) der Initiierung des Austriebs und
der damit verbundenen Differenzierung und korrekten morphologischen Entwicklung von
Blättern sowie (iii) der Hemmung des Austriebs durch Aufrechterhaltung der Dormanz im
Winter und bei (iv) der Einzelblütenentwicklung nach dem Austrieb eine Rolle.

Phenological traits such as the timing of bud break and flowering are regulated by the
activity of various genes within an intricate control network. Besides this polygenic nature,
the strong impact of environmental cues complicates the study of these traits additionally.
In the present work, quantitative trait loci (QTL) for time of bud break on the linkage
groups 3, 4, 7 and for time of full bloom on the linkage groups 1, 4, 7, 8, 14, 17, 18 and 19
of a biparental grapevine cross population were identified. Additive effects of the flowering
time QTLs could be demonstrated. ... mehrThe QTL on linkage group 14 has the greatest
influence on flowering time and is regarded as the main QTL for this trait in the
investigated cross population. By increasing the number of F1-individuals and creating an
improved genetic map, the positions of the QTLs in the grapevine genome could be
refined. So far, no genetic markers for marker assisted selection (MAS) of flowering time
are available. The availability of such markers would allow the targeted breeding of later
flowering varieties in the face of climate change leading to accelerated phenology. The
transferability of SSR markers from the identified QTL regions to a set of genetically
diverse grapevine varieties was examined. As a result, several SSR markers can be
proposed, which show the potential to enable a counter selection of earlier flowering
genotypes in breeding programs. The seasonal expression profiles of candidate genes
within the QTL regions on linkage groups 7 and 14 were examined. They play potential
roles (i) in the regulation of floral induction and inflorescence branching within the winter
buds, (ii) in the initiation of bud break and the associated differentiation and correct
morphological development of leaves, (iii) in inhibition of bud break by maintaining
dormancy in winter and (iv) in single flower development after bud burst.