SelWineQ
PLANT BREEDING RESEARCH II


Prädiktive Züchtung auf Weinqualität

Koordinator: Herr Prof. Dr. Ulrich Fischer – (Institut)

Projektbeschreibung

Die Bewertung neuer Rebsortenkandidaten hinsichtlich ihres Weinqualitätspotentials ist der zeitlich limitierende Faktor in der Rebenzüchtung. Junge Rebensämlinge liefern frühestens nach 3 bis 4 Jahren genügend Trauben für einen ersten Weinausbau im Kleinmaßstab. Die anschließende Bewertung der Weine basiert auf der sensorischen Wahrnehmung qualifizierter Testpersonen und erfordert Wiederholungen über einen Zeitraum von 10 bis 15 Jahren, da die jährlichen Witterungseinflüsse den Geschmack des Weins stark beeinflussen. »SelWineQ« hat sich zum Ziel gesetzt, aus dem Blickwinkel der Züchtung Vorhersagemodelle für das komplexe Merkmal Weinqualität zu entwickeln und geeignete genetische Marker abzuleiten. Um dieses Ziel zu erreichen, werden im Projekt verschiedene Qualitätsaspekte untersucht: 1) das genetische Qualitätspotential (GQP; unabhängig von der Umwelt), 2) das metabolische Qualitätspotenzial (MQP; Genotyp-Umwelt-Interaktion) des Primärprodukts (Saft/Most) und 3) die Produktqualität (analytische und sensorische Bewertung des Weins). Die Vorhersage des genetischen Qualitätspotenzials wird an einem Trainingsset einer segregierenden F1-Weißweinpopulation untersucht.

Bisher wurden wichtige Aromakomponenten mit positivem Einfluss auf die Weinqualität identifiziert. Diese bilden zusammen mit den Ergebnissen der non-targeted Metabolomanalyse eine solide Grundlage für die Modellierung des MQP. Ein Bewertungssystem für die Gesamtqualität der Weine wurde auf Basis olfaktorischer und gustatorischer Eigenschaften der Weine entwickelt. So konnten aussagekräftige Korrelationen zwischen Aromastoffen und der Gesamtqualität belegt werden. Zusammen mit über 8000 Massenfeatures einer non-targeted Metabolomanalyse bilden diese Daten eine robuste Grundlage für erste Vorhersage Modelle für das MQP. Daten weiterer Jahrgänge werden für die Verbesserung und Validierung der Modelle benötigt. Eine hocheffiziente Genotyping by Sequencing (GBS)-Strategie wurde entwickelt, die derzeit für die Patentierung vorbereitet wird. Parallel dazu wurde eine vorhandene SSR-markerbasierte Karte der F1-Weißweinpopulation deutlich verbessert und durch Integration der GBS-Ergebnisse zu einer hochdichten Karte erweitert. Diese genetische Karte ermöglichte bereits die Identifizierung vorläufiger QTLs z. B. für die Merkmale Säuregehalt und Zuckergehalt. Diese werden als erste modellierbare Qualitätsmerkmale im Kontext von GQP und MQP detaillierter untersucht. Durch Einbeziehung weiterer Jahrgänge und die Erweiterung der untersuchten Genotypen sollen diese vielversprechenden Ergebnisse validiert und die Modellierung weiter verbessert und optimiert werden.


Coordinator: Herr Prof. Dr. Ulrich Fischer – (Institut)

Project description

The evaluation of new grapevine cultivars regarding their quality potential is the time limiting factor during grapevine breeding. Small-scale vinification for the quality assessment of individual vines is possible at the earliest after 3 to 4 years when the

plant yields sufficient grape material. Quality assessment of the aroma and taste of wines is based on sensory evaluation conducted by qualified judges. This process requires repetitions over 10 to 15 years due to the strong impact of varying annual weather conditions on wine flavor. »SelWineQ« aims at developing robust prediction models for the complex trait “wine quality” in order to significantly improve the breeding process. To achieve this goal, we investigate different aspects: (1) the genetic quality potential (GQP; irrespective of the environment), (2) the metabolic quality potential (MQP; genotype environment interaction) of the primary product (grape juice), and (3) the quality of the final wine (analytical and sensory properties). The prediction of the genetic quality potential is examined on a training set of a segregating white wine F1 population with standardized micro-vinification.

So far, key aroma components with a positive influence on wine quality have been identified. These form together with the results of non-targeted metabolome analysis, a solid base for MQP modelling. A composite quality score was developed from sensory evaluation consisting of a hedonic assessment and the evaluation of different odor and taste attributes. As a result, meaningful correlations between aroma compounds and overall quality could be elucidated. These form together with the approx. 8000 features per sample from a non-targeted metabolomics analysis form a solid base for a first modelling of the MQP with further need for consolidation and validation by incorporating additional vintages. A highly efficient genotyping by sequencing (GBS) strategy was developed and is currently in the process to be patented. The existing genetic simple sequence repeat based map was recalculated and further improved by GBS data to achieve a previously unreached marker density for QTL identification e.g. for acidity and sugar content. These first modeled quality traits will be validated in the context of GQP and MQP. By including further vintages and extending the genotypes studied, these promising results will be validated and the modelling will be further improved and optimized.

Projektpartner

Herr Dr. Michael Meret

metaSysX GmbH


Am Mühlenberg 11

14476 Potsdam


E-Mail-Kontakt
Herr Prof. Dr. Reinhard Töpfer

Julius Kühn-Institut(JKI)


Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen

Geilweilerhof

76833 Siebeldingen


zur Website
E-Mail-Kontakt
Herr Prof. Dr. Stefan Wanke

Technische Universität Dresden


Institut für Botanik

Zellescher Weg 20 b

01062 Dresden


E-Mail-Kontakt
Herr Prof. Dr. Ulrich Fischer

Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum (DLR) - Rheinpfalz


Breitenweg 71

67435 Neustadt an der Weinstraße


E-Mail-Kontakt