Sviluppo di marcatori molecolari per il miglioramento genetico dei tratti qualitativi del frutto in uva da tavola.

The viticulture sector is one of the most important fields for the economy, culture, and science not only worldwide, but also for small realities such as the Sicilian region. Even though wine production is characterized by the highest economic relevance, table grape still represents an important productive sector in Italy as well as in many other countries worldwide. In Italy, Apulia and Sicily produce 90% of all table grapes production. In the present-day scenario of heightened economic competition, coupled with the need for varietal adaptation due to climate change, molecular marker-assisted selection (MAS) has emerged as one of the most widespread strategies for the genetic improvement of vine. This technique enables vine breeders to identify specific DNA sequences associated with desirable traits, thereby allowing them to select vines with the highest desired potential. The present thesis focuses on the genetic improvements in viticulture, with particular emphasis on enhancing fruit quality traits that are primarily addressed to the table grape sector but also transferable to the entire wine segment. For this purpose, an exhaustive phenotypic characterization was carried out using both high-throughput and low-throughput approaches of the main morphological, chemical and physical fruit quality traits on a full-sib table grape population resulting from the crossing of the parental cultivars ‘Italia’ and ‘Crimson Seedless’. As part of the thesis work, a molecular marker-assisted selection strategy was developed to select skin color using High-Resolution Melting (HRM). The markers tested affect three regions of chromosome 2, between 15 Kbp and 17 Kbp. The HRM profiles of the three regions tested are tightly linked with the skin color. Finally, the genome of five Sicilian varieties was resequenced for the first time to decipher the single nucleotide polymorphisms (SNPs) underlying the distinctive genetic profile of these cultivars, compared to the reference genome of the international cultivars ‘Syrah’ and ‘Cabernet Sauvignon’. The results further confirmed the association between the known markers for color and the trait and shed light on the genetic diversity within the Sicilian cultivars. The analysis of the genetic diversity of those accessions, complemented with two international cultivars, highlighted the high genetic diversity within the Sicilian varietal panorama. Overall, the results presented in the thesis will contribute to the breeding efforts toward the definition of novel grape varieties with superior traits.

Il comparto viticolo è uno dei settori più importanti per l'economia, la cultura e la scienza non solo a livello mondiale, ma anche per piccole realtà come quella regionale siciliana. Sebbene il comparto vinicolo sia caratterizzato da una maggiore rilevanza economica, l'uva da tavola rappresenta un importante settore produttivo in Italia e in molti altri Paesi del mondo. In Italia, Puglia e Sicilia producono il 90% di tutta l’uva da tavola nazionale. In un contesto in cui i mercati sono sempre più competitivi, insieme alla necessità di individuare un adeguato adattamento varietale per il cambiamento climatico in atto, la selezione assistita da marcatori molecolari (MAS) è emersa come una delle strategie più diffuse per il miglioramento genetico della vite. Questa tecnica consente ai breeder di individuare e selezionare sulla base di specifiche sequenze di DNA associate a caratteristiche di interesse, genotipi con il potenziale genetico ricercato. La presente tesi affronta aspetti del miglioramento genetico della vite, con un focus specifico sui caratteri qualitativi del frutto principalmente rivolto al comparto dell’uva da mensa ma trasferibili anche al comparto vinicolo. A questo scopo, è stata condotta un’approfondita caratterizzazione fenotipica, utilizzando approcci sia high-throughput che low-throughput, delle principali caratteristiche qualitative morfologiche, chimiche e fisiche del frutto su una popolazione segregante di uva da tavola risultante dall'incrocio delle cultivar ‘Italia’ e ‘Crimson Seedless’. Nell’ambito del progetto di ricerca è stata, inoltre, sviluppata una strategia di selezione assistita da marcatori molecolari per selezionare il colore della buccia utilizzando l’analisi High-Resolution Melting (HRM). I marcatori testati sono stati individuati in tre regioni del cromosoma 2, comprese tra i 15 e i 17 Kbp. I profili HRM delle tre regioni si sono rilevate essere fortemente correlate con il tratto fenotipico del colore. I risultati sono stati confermati con lo studio dei risequenziamenti dell'intero genoma di 2 accessioni a bacca bianca e 2 a bacca rossa. Infine, per la prima volta è stato risequenziato il genoma di cinque varietà siciliane, l’obbiettivo è stato quello di studiarne la diversità genetica in relazione a due cultivar internazionali ‘Syrah’ e ‘Cabernet Sauvignon’. I risultati inoltre hanno permesso di confermare ulteriormente l’associazione tra i marcatori noti per il colore e il tratto fenotipico, evidenziando la diversità genetica all'interno delle cultivar siciliane. Nel complesso, i risultati ottenuti nei tre anni di dottorato di ricerca contribuiranno alla selezione e la definizione di nuovi vitigni con caratteristiche superiori.