Genetic-assisted breeding for downy/powdery mildew and phylloxera resistance at FEM

The genetics-assisted program for resistance to biotic stresses began at the Edmund Mach Foundation (FEM) in 2007 and has developed on two lines. The first line was based on obtaining resistant materials with parents the historical varieties of Trentino (Italy) - such as Teroldego, Marzemino, Nosiola - using as resistance donors Merzling, Bianca and Kulneany already acquired by FEM. During the three-year period 2015-2017, of 3 Teroldego X Merzling genotypes, 3 Marzemino X Merzling genotypes, 1 Nosiola X Bianca genotype and 1 Nosiola X Kulneany genotype were collected the data related to resistance to various fungal diseases both on the leaf and on the bunch, besides that related to the presence of phylloxera and erinosis attacks. At harvest the plant production data and the must characteristics were recorded; the grapes of the individual genotypes were vinified and for each year the wines were subjected to sensory analysis. The evaluated genotypes showed resistance to the main fungal diseases with values of the relative OIV descriptors between 7 and 9; the productive and qualitative parameters were comparable to the resistant genotypes grown in comparison. From the sensorial point of view, 5 genotypes were interesting and the red-berry grapes showed levels of diglucosides comparable to the levels of V. vinifera. At the end of this test, 5 genotypes were considered interesting for all the characteristics found and therefore the data for the registration to the National Register of Grapevine Varieties will be collected. The second line of research was based on the retrieval and both genotypic and phenotypic characterization of materials acquired from other breeding programs, both European and non-European, and of wild material. The breeder's Golden Book FEM has therefore been enriched with a series of parents suited to different objectives: both the genotypes known in international databases and the unknown genotypes, both related and unrelated, were used as parental lines in the process of introgression and pyramidation of loci (genomic regions) of interest. In particular, Run1, Ren1, Ren3 and Ren9 are the loci associated with the powdery mildew resistance already present in the program; very recently the Ren2 locus from a US breeding program has also been introduced. Regarding the loci associated with the resistance to the downy mildew, Rpv1, Rpv10 and Rpv12 are well represented in the crossing plan. Special attention has been paid to the Rpv3 super-locus to which various haplotypes (variants) of resistance are associated: the Rpv3-1 variant is the most widespread in the genetic materials used but, thanks to the previous basic studies, it was recently possible to insert the Rpv3-2 and Rpv3-3 variants in the program. Also the Rdv1 locus of Phylloxera resistance was considered. Once the crossings have been planned and obtained, the evaluation of the progeny takes place following a process of Marker-Assisted Selection (MAS) optimized in order to maintain a compromise between efficiency and cost containment. First, phenotypic selection takes place (greenhouse test) based on the type of disease and the number of loci expected for the same disease. Subsequently, we proceed with molecular screening based on the specific loci expected in the parental lines. Updated and detailed results will be presented.

Il programma di miglioramento genetico per le resistenze a stress biotici ha avuto inizio presso la Fondazione Edmund Mach (FEM) nel 2007 e si è sviluppato su due linee. La prima linea si è basata sull’ottenimento di materiali resistenti con genitori le varietà storiche del Trentino (Italy) - come Teroldego, Marzemino, Nosiola - utilizzando come donatori di resistenza Merzling, Bianca e Kulneany già acquisiti da FEM. Durante il triennio 2015-2017, di 3 genotipi Teroldego X Merzling, 3 genotipi Marzemino X Merzling, 1 genotipo Nosiola X Bianca e 1 genotipo Nosiola X Kulneany sono stati raccolti i dati di resistenza alle diverse malattie fungine sia sulla foglia che sul grappolo, oltre che di presenza di attacchi di fillossera ed erinosi. Alla vendemmia sono stati registrati i dati di produzione delle piante e le caratteristiche del mosto; le uve dei singoli genotipi sono state vinificate e per ogni annata i vini sono stati sottoposti ad analisi sensoriale. I genotipi valutati hanno manifestato caratteri di resistenza alle principali malattie fungine con valori dei descrittori OIV relativi tra il 7 e 9; i parametri produttivi e qualitativi sono risultati equiparabili ai genotipi resistenti coltivati in confronto. Dal punto di vista sensoriale, 5 genotipi sono risultati interessanti e i vitigni a bacca rossa hanno presentato livelli di diglucosidi paragonabili ai livelli della V. vinifera. Al termine di questa prova 5 genotipi si sono ritenuti, per tutti i caratteri rilevati, interessanti e pertanto saranno raccolti i dati per l’iscrizione al Registro Nazionale delle Varietà di Vite. La seconda linea di ricerca si è basata sul reperimento e caratterizzazione sia genotipica che fenotipica di materiali acquisiti da altri programmi di breeding, sia europei che extra-europei, e di materiale selvatico. Il Golden Book FEM del breeder è stato dunque arricchito con una serie di parentali adatti a diversi obiettivi: sia i genotipi conosciuti nei database internazionali che i genotipi sconosciuti, imparentati e non, sono stati impiegati come linee parentali nel processo di introgressione e di piramidazione di loci (regioni genomiche) di interesse. In particolare, Run1, Ren1, Ren3 e Ren9 sono i loci associati alla resistenza all’Oidio già presenti nel programma; molto recentemente è stato introdotto anche il locus Ren2 proveniente da un programma di breeding USA. Riguardo ai loci associati alla resistenza alla Peronospora, Rpv1, Rpv10 e Rpv12 sono ben rappresentati nel piano di incroci. Speciale attenzione è stata data al super-locus Rpv3 al quale sono associate vari aplotipi (varianti) di resistenza: la variante Rpv3-1 è la più diffusa nei materiali genetici impiegati ma, grazie agli studi di base pregressi, di recente è stato possibile inserire nel programma anche le varianti Rpv3-2 e Rpv3-3. Anche il locus Rdv1 di resistenza alla Fillossera è stato considerato. Una volta pianificati e ottenuti gli incroci, la valutazione delle progenie avviene seguendo un processo di Marker-Assisted Selection (MAS) ottimizzato al fine di mantenere un compromesso tra efficienza e contenimento dei costi. Dapprima avviene la selezione fenotipica (test in serra) in base al tipo di malattia e al numero di loci attesi per la medesima malattia. Successivamente si procede con lo screening molecolare in base ai loci specifici attesi nei parentali. Risultati aggiornati e dettagliati saranno presentati.