Applicazione di marcatori microsatellite per la tracciabilità della filiera produttiva in Vitis vinifera L.

Wine is one of the products most frequently subjected to counterfeiting, adulteration and sophistication. In the European Union, wine quality categories include PDO (Protected Designation of Origin) and PGI (Protected Geographical Indication). However, the Italian law has introduced some variations and introduced also the acronyms IGT (Typical Geographical Indication) as well as DOC (Controlled and Denomination of Origin) and DOCG (Controlled and Guaranteed Denomination of Origin). According to European law, it is not mandatory to declare in the label the cultivar used to make the wine, however their identification represents an important ‘added value’ perceived by consumers, mainly in the European market characterized by strong competition and a long enological tradition. Among the techniques available for the cultivar identification, the DNA analysis is particularly relevant as it provides an univocal recognition. I the present final report two case studies have been taken into consideration, both based on the application of microsatellite markers also named SSRs (Simple Sequence Repeats). In the first case study, 15 SSRs were applied to obtain the molecular fingerprinting of 34 grapevine cultivars maintained at the nursery of the National Germplasm Resources, Taigu (China). In particular, the study included 12 wine cultivars (Group I), 14 table cultivars (Group II) and 12 seedless cultivars (Group III) of which 4 were also included in Group II. Each of the 3 grapewine groups was analyzed separately by constructing an UPGMA dendrogram (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean), which allowed to identify two main clusters, one consisting of V. vinifera varieties and one of hybrids of V. vinifera with V. labrusca or V. amurensisi . V. labrusca belongs to so- called "American vines" while V. amurensisi is native to the areas of the Amur River, at the border between Russia and China. The 15 SSR markers applied made it possible to obtain a fingerprinting for each variety, and only cultivars phylogenetically very close were not distinguishable. In the second case study, 9 SSR markers were applied to trace, along the entire production chain, the varieties used to produce a monovarietal wine (Pinot Nero PDO) as well as a poly-varietal one (Rosso Oltrepò PGI), the latter obtained by blending wine from five cultivars. The two wines are produced by an Italian cooperative winery. The results showed the possibility to apply SSRs to trace the DNA of a cultivar from the delivery of the grapes to the fermentation process and through the most common oenological operations, such as racking and filtration. However,this was not the case in wine stored in tanks or bottles. In this case, DNA undergoes a continuous degradation and this makes it necessary to optimize the DNA extraction technique and/or develop molecular markers suitable for detecting SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms).

Il vino è uno dei prodotti più frequentemente soggetto a contraffazioni, adulterazioni e sofisticazioni. Nell'Unione Europea le categorie di qualità includono vini DOP (Denominazione di Origine Protetta) ed IGP (Indicazione Geografica Protetta). Tuttavia, la normativa italiana ha introdotto alcune varianti rispetto alle linee guida europee, introducendo la sigla IGT (Indicazione Geografica Tipica), che può essere utilizzata in luogo di IGP e le classificazioni vini DOC (Denominazione di Origine Controllata) e vini DOCG (Denominazione di Origine Controllata e Garantita) in luogo della classificazione DOP introdotta dall’Europa. Per la legge europea non è obbligatorio dichiarare nell’etichetta la o le cultivar utilizzate per produrre il vino, ma la possibilità di una loro identificazione rappresenta un valore aggiunto del prodotto percepito dal consumatore, soprattutto nei paesi europei contraddistinti da una lunga tradizione enologica. Tra le varie tecniche disponibili per la tracciabilità di un vitigno lungo la filiera produttiva, l’analisi del DNA è di particolare fornisce la possibilità di una sua identificazione in modo univoco. In questa relazione finale sono stati presi in considerazione due casi di studio, entrambi basati sull’applicazione di marcatori molecolari microsatelliti, anche definiti SSR (Simple Sequence Repeats) Nel primo caso di studio 15 marcatori SSR sono stati utilizzati per ottenere il fingerprinting (impronta molecolare) di 34 cultivar di vite presenti nel vivaio del National Germplasm Resources, di Taigu (Cina), ed in particolare 12 cultivar da vino (Gruppo I), 14 da tavola (Gruppo II) e 12 senza semi (Gruppo III) di cui 4 incluse anche nel Gruppo II. Ciascuno dei tre gruppi di cultivar è stato analizzato separatamente mediante costruzione di un dendrogramma UPGMA (Unweighted Pair Group Method with Arithmetic Mean), che ha consentito di identificare due cluster principali, uno che includeva cultivar di V. vinifera e uno ibridi di V. vinifera con V. labrusca, quest’ ultima appartenente al raggruppamento delle cosiddette "viti americane", o con V. amurensisi, originaria delle zone del fiume Amur al confine tra Russia e Cina. I 15 marcatori SSR applicati hanno identificato un unico fingerprinting per ciascuna varietà, tranne in alcuni casi in cui i vitigni erano filogeneticamente molto vicini. Nel secondo caso di studio i marcatori SSR sono stati applicati per identificare vitigni utilizzati per produrre un vino mono-varietale (Pinot nero DOP) ed uno poli- varietale (Rosso Oltrepò IGP), ottenuto miscelando vino di cinque cultivar, lungo l'intera filiera produttiva di una cantina cooperativa italiana. In questo caso sono stati utilizzati 9 SSR resi disponibili dall’Organizzazione Internazionale per il Vino- Vigna (OIV). Le analisi condotte hanno dimostrato che i marcatori SSR consentono di tracciare il DNA di una cultivar dalla consegna dell'uva sino al processo di fermentazione e attraverso le più comuni operazioni enologiche come svinatura e filtrazione. Viceversa, durante la conservazione del vino in cisterne o in bottiglia, poiché il DNA subisce una continua degradazione, è necessario ottimizzare i protocolli per la sua estrazione e/o sviluppare marcatori molecolari basati sull’identificazione di SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms).