An overview of self-incompatibility (S) genotypes of autochthonous sweet cherries grown in Balkan region

Abstract

Sweet cherry (Prunus avium L.) is an economically important fruit species in the countries of the Balkan Peninsula. It is assumed to originate within a region around the Caspian (Sea) and Black Sea, and later spread across Europe, resulting in local genotypes adapted to different agro-ecological conditions. Since the origin of the old genotypes is unknown, and cases of homonyms or synonyms might occur, a reliable identification is required. Determination of S-allelic constitutions of autochthonous genotypes is an important step in molecular characterization and also of enormous significance for growers and breeders, since sweet cherry exhibits a gametophytic self-incompatibility, controlled by the multi-allelic S-locus which prevents self-fertilisation. The aim of this work was to summarize known and to reveal new data of the S-alleles in autochthonous genotypes originated in the Balkan countries - Republic of Serbia (15 genotypes), Republic of North Macedonia (8 genotypes) and Republic of Bulgaria (2 genotypes). The use of the polymerase chain reaction (PCR) with consensus primers for the second intron (PaConsII-F/R) of S-RNase and allele-specific primers revealed eight alleles that generated the following S-allelic constitutions: S1S2 (one genotype), S1S5 (one genotype), S2S3 (five genotypes), S2S4 (one genotype), S3S4 (two genotypes), S3S6 (two genotypes), S3S9 (two genotypes), S3S12 (six genotypes), S6S9 (two genotypes), S4Sx (two genotypes) and S5Sx (one genotype). The most frequent S-allele and allelic constitution in this work were S3 and S3S12 (38.6% and 24%, resp.). Based on the obtained results, the assessed genotypes have been assigned to nine incompatibility groups.

Черешата (Prunus avium L.) е икономически важен овощен вид в страните на Балканския полуостров. Предплага се, че произхожда от район около Каспийско море и Черно море, а покъсно се разпространява в Европа, поради което местни генотипове се адаптират към различни агроекологични условия. Тъй като произходът на старите генотипи е неизвестен и могат да възникнат случаи на омоними или синоними, е необходимо надеждно идентифициране. Определянето на S-алелни конституции на стари генотипове е важна стъпка в молекулярната характеристика, а също и от огромно значение за производителите и селекционерите, тъй като черешата проявява гаметофитна самонесъвместимост, контролирана от многоалелния S-локус, който предотвратява самоопрашването. Целта на настоящето изследване е да се обобщят известните и да се разкрият нови данни за S-алелите в стари генотипи с произход от балканските страни - Република Сърбия (15 генотипа), Република Северна Македония (8 генотипа) и Република България (2 генотипа). Чрез полимеразна верижна реакция (PCR) с консенсусни праймери за втория интрон (PaConsII-F/R) на S-RNase и специфични за алела праймери се разкриха осем алела, генериращи следните S-алелни конституции: S1S2 (един генотип), S1S5 (един генотип), S2S3 (пет генотипа), S2S4 (един генотип), S3S4 (два генотипа), S3S6 (два генотипа), S3S9 (два генотипа), S3S12 (шест генотипа), S6S9 (два генотипа), S4Sx (два генотипа) and S5Sx (един генотип). Найчестите S-алелни и алелни конституции в настоящето проучване са S3 и S3S12 (38.6% и 24%, съответно). Въз основа на получените резултати изследваните генотипи са разпределени в девет групи според тяхната несъвместимост.