Identifikation von „Qualitäts“-Chromosomen in Vitis zur Frühdiagnose von Weinqualität

The most severe pathogens in viticulture were introduced to Europe from North America in the 19th century. For their control, American and Asian wild species are used in grapevine breeding as donors of resistances. The wild species are crossed with the European wine grape Vitis vinifera subsp. vinifera aiming at the combination of resistances and high quality. Grapevine breeding is hampered by a long generation time, repeated crosses with quality parents, as well as a timely and costly evaluation. Besides numerous undesired traits, wild species often feature dominant “off-flavors”. The most pronounced “foxy flavor” is mainly found in the wild species Vitis labrusca. “Foxiness” is caused by the key aroma compounds furaneol and methyl anthranilate that are perceivable as a mix of the “strawberry” and the “mothball” odor, respectively. Selected hybrids and two cross progenies of the North American species Vitis riparia, Vitis cinerea and Vitis labrusca were investigated with the focus on “off-flavors”.Their grapes and musts were investigated by organoleptics and analytics. The attained phenotypic and genotypic data were used for a subsequent QTL analysis. “Foxiness” was not typical for the investigated descendants of Vitis riparia and Vitis cinerea. For the identification of further “off-flavors”, gas chromatography combined with an olfactory detection was performed. These investigations elucidated intense vegetative flavors that were mainly assigned to substances of the methoxypyrazine class. The furaneol concentration was assumed to be dependent on the degree of berry ripeness. This could be confirmed by implementation of a method for targeted acceleration of berry ripening. A population originating from the cross `Blaufraenkisch´ (Vitis vinifera) x `Catawba´ segregates in the contents of furaneol and methyl anthranilate. In this population, the QTL analysis was based on a linkage map built from 337 simple sequence repeat markers and the amounts of the “foxy” aroma compounds. For furaneol and methyl anthranilate main QTLs were localized on the linkage group 11 and 4, respectively. In this population, additional QTLs for “slip skin” were identified on linkage groups 1 and 13. This Vitis labrusca typical berry trait could become relevant for grapevine breeding as well. The interspecific hybrid `Catawba´ is not only a parent of one investigated population, but also of particular historical interest. Moreover, the genetic investigations of `Catawba´ verified `Sémillon´ to be its Vitis vinifera parent. The results of this thesis contribute to improve the evaluation of genetic resources and their utilisation in grapevine breeding. Im 19. Jh. wurden die heute im Weinbau wichtigsten Pathogene von Nordamerika nach Europa eingeschleppt. Zu ihrer Bekämpfung werden in der Rebenzüchtung amerikanische und asiatische Wildarten als Donoren für Resistenzen genutzt. Sie werden mit der europäischen Kulturrebe Vitis vinifera gekreuzt, um Resistenzen und hohe Qualität zu kombinieren. Die Rebenzüchtung wird erheblich durch die lange Generationsdauer, mehrere Kreuzungen mit wechselnden Qualitätssorten, sowie einer arbeitsaufwändigen Evaluierung limitiert. Neben zahlreichen unerwünschten Eigenschaften besitzen Wildarten häufig dominante „Fehlaromen“. Das bekannteste Beispiel ist der „Foxton”, der vor allem in der Art Vitis labrusca zu finden ist. Der „Foxton” geht auf die Leitaromastoffe Furaneol und Methylanthranilat zurück und ist sensorisch als eine Mischung zwischen „Erdbeer-“ und „Mottenkugelton“ wahrnehmbar. Ausgewählte Hybriden und zwei Kreuzungsnachkommenschaften mit einer Abstammung von den nordamerikanischen Wildarten Vitis riparia, Vitis cinerea und Vitis labrusca wurden hinsichtlich ihrer „Fehlaromen“ untersucht. Dazu wurden die Trauben und Moste organoleptisch und analytisch untersucht. Mit den gewonnenen phäno- und genotypischen Daten wurden anschließend QTL-Analysen durchgeführt. Die Untersuchungen zeigten, dass der „Foxton“ in den untersuchten Genotypen mit Vitis riparia und Vitis cinerea im Stammbaum nicht typisch war. Zur Identifizierung weiterer „Fehlaromen“ auslösender Inhaltsstoffe wurden gaschromatographische Analysen in Kombination mit einer olfaktorischen Detektionsschnittstelle durchgeführt. Dabei wurden intensive vegetative Aromen identifiziert, die hauptsächlich Substanzen aus der Stoffgruppe der Methoxypyrazine zugeordnet werden konnten. Um die vermutete Reifeabhängigkeit der Furaneolbildung experimentell zu bestätigen, wurde eine Methode zur Reifebeschleunigung im Feld etabliert. Die auf die Kreuzung `Blaufränkisch´ (Vitis vinifera) x `Catawba´ zurückgehende Population segregierte hinsichtlich des Furaneol- und Methylanthranilatgehalts. Die QTL-Analyse in dieser Population basierte auf einer genetischen Karte mit 337 SSR-Markern und den Aromastoffgehalten. Für die Furaneol- und Methylanthranilatbildung wurde jeweils ein Haupt-QTL auf den Kopplungsgruppen 11 (KG 11) bzw. KG 4 identifiziert. KG 4 kann nach derzeitigem Stand als ein „Qualitätschromosom“ angesehen werden, das möglichst frühzeitig vollständig oder teilweise aus dem Zuchtmaterial eliminiert werden sollte. Darüber hinaus wurden in der Population `Blaufränkisch´ x `Catawba´ QTLs für das Vitis labrusca-typische Beerenmerkmal „slip skin“ identifiziert, das ebenfalls von züchterischer Relevanz ist (Kopplungsgruppen 1 und 13). Bei weiterführenden Untersuchungen zur Sorte `Catawba´, die auch von besonderem historischen Interesse ist, konnte über den genetischen Fingerabdruck die Vitis vinifera-Sorte `Sémillon´ als ein Elternteil verifiziert werden. Die Ergebnisse der Arbeit tragen dazu bei, zukünftig die Evaluierung und Nutzung genetischer Ressourcen für die Rebenzüchtung zu verbessern.