Prospects for DNA authentication in wine production monitoring

Abstract

Wines DNA authentication is a technological process of their authenticity verification by genetic identification of the main plant ingredient by means of molecular genetic analysis of the residual amounts of Vitis vinifera L nucleic acids extracted from end product cellular debris. The main aim of the research was the analysis of scientific and methodological approaches to the extraction of residual amounts of nucleic acids in wine raw materials and DNA authentication of wines for their subsequent application in solving the problem of determining wine products authenticity and place of origin. The prior art includes various approaches to the extraction of Vitis vinifera L. nucleic acids among which the three methods by Savazzini & Martinelli, Pereira and Bigliazzi can be named basically. Analysis of the effectiveness of different methods of DNA extraction from wines indicates the superiority of the Pereira method over other traditional methods of extraction in terms of DNA yield and quality. Besides, the nucleic acid extracted from wines is characterized as residual since its concentration is significantly reduced in a multi-stage wine production process. The yield of extracted nucleic acid also decreases as the wine ages. The use of microsatellite DNA loci designed for grapes genetic identification is one of the approaches applicable for wine DNA authentication.

To the Question of Wine Products Dna Authentication

“…Анализ эффективности различных методов выделения ДНК винограда из вин указывает на превосходство метода Pereira над остальными традиционными способами экстракции в отношении выхода ДНК и ее качества [4,5].…”

“…Амплификацию SSR фрагментов осуществляют мультиплексной ПЦР, объединяя воедино несколько анализируемых локусов. Данная стратегия амплификации заложена при работе с ДНК, выделенной из составных частей растений винограда, но не эффективна при исследовании экстрагированной остаточной нуклеиновой кислоты из вин [4,5].…”

“…Несмотря на слабую дискриминационную способность данного типа SSRмаркеров, не способных к паспортизации широкого спектра сортов винограда, анализ по микросателитным локусам хлоропластной ДНК остается альтернативным подходом к сортовой геноидентификации винограда, но не совсем подходящим выбором для ДНК-аутентификации вин из-за низкого уровня полиморфизма анализируемых локусов, пригодным разве что для дифференциации ограниченного ассортимента винодельческой продукции [4,5].…”

“…Наряду с SSR-маркерами, высоким идентификационным потенциалом обладают SNP-маркеры, пригодные и для ДНК-аутентификации вин, как благодаря дискриминации индивидуальных генотипов винограда в моносортовых и купажных винах с потенциальной возможностью количественной оценки растительных ингредиентов, так и их работоспособности при анализе фрагментированной нуклеиновой кислоты низкого качества [4,5,9]. Одной из разновидностей применения SNP-маркеров является использование знаний об однонуклеотидном полиморфизме в ряде генов винограда, интегрированных в метод анализа кривых плавления с высокой разрешающей способностью (HRM-анализ) на ПЦР-платформах в режиме реального времени [9].…”

“…При этом SNP-идентификация отдельно взятого локуса гена не всегда позволяет однозначно устанавливать происхождение исследуемого виноматериала. Для того, чтобы иметь возможность определять эффективность идентификационных методов, а также их комбинаций, авторами исследования [5] введено понятие идентификационного расстояния. Идентификационное расстояние (ИР) сорта винограда A от сорта винограда B -это количество полиморфных нуклеотидных позиций (SNP), которые позволяют выявить наличие примеси ДНК-материала сорта винограда B в виноматериале сорта A. Как видно из определения, ИР несимметрично за счет присутствия смешанных (mixed) нуклеотидов.…”