Chardonnay on yksi suosituimmista ja tunnetuimmista viineistä maailmassa. Rypäleen geenit ovat olennaisesti siirtyneet yhdestä kasvista itäisessä Ranskassa vuosisatoja sitten. Tätä geneettistä johdonmukaisuutta voidaan pitää hyvänä, koska se pitää rypäleen tunnistettavissa. Mutta sen geenit ovat myös vastuussa siitä, miten se reagoi ympäristöön, mukaan lukien tuholaiset ja taudit, jotka ovat yhteisiä kaikille viinitarhoille.

Yksi tällainen maailmanlaajuinen vitsaus on ns. 'Hämärä hometta', sienen kaltainen taudinaiheuttaja, joka voi mädätä hedelmiä ja irrottaa kasvin lehdet, jotta sen viinirypäleet eivät pysty tuottamaan tarpeeksi sokeria käymiseksi hyväksi viiniksi.

Viiniköynnöksen alkuperäisellä alueella kasvi on voinut kehittää luonnollisen vastustuskyvyn hometta ja muita sairauksia vastaan. Mutta kun viininviljelijät ryöstävät muinaisia ​​lajikkeita uusilla viinialueilla, viiniköynnökset voivat olla erityisen herkkiä paikallisille vitsauksille.

Yksi esimerkki? New Jersey. Valtio ei ehkä ole erityisen tunnettu viinistä, mutta tuotanto on lisääntynyt viime vuosina. Tärkeä asia on New Jerseyn kuumat ja kosteat kesät, täydellinen mätänresepti.

Peter Oudemans, professori, Kasvibiologian ja patologian laitos, Rutgers University / Kuva: Rutgers University

'Jokainen New Jerseyn viinitarha käsittelee hometta', sanoo Peter Oudemans, kasvipatologi Rutgersin yliopistosta. 'Se on yleinen ja melko tuhoisa sairaus.'

Homeinen hometta voi pahentua entisestään kuten ilmastonmuutos muuttaa viinialueet maailman ympäri.

Toistaiseksi sekä perinteiset että luonnonmukaiset viljelijät pitävät viiniköynnöksensä taudista vapaina yhdistämällä erilaisia ​​käytäntöjä, kuten karsiminen ja torjunta-aineet.

New Jerseyssä viininviljelijät ruiskuttavat sienitautien torjunta-aineita 6–12 kertaa kaudessa homehoidon torjumiseksi New Jerseyn viinintutkimus- ja koulutuskeskuksen mukaan. Mutta uusi tekniikka, CRISPR (lyhenne sanoista Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) voi antaa tutkijoille mahdollisuuden säätää Chardonnayn geenejä vastustuskykyiseksi homeelle.

Mutta on toinen vaihtoehto. Chardonnay-fanit eivät ehkä pidä siitä, mutta miksi et ojaisi rypäleen ja etsiä uusia paikallisia lajikkeita?

'Toivon, että voimme suunnitella laitoksen sisäisesti infektion vähentämiseksi', sanoo Rutgersin kasvipatologi ja molekyylibiologi Rong Di. Hänen tiiminsä testaa CRISPR: ää rypälelajikkeella nimeltä Dijon Chardonnay 76. Työn rahoitus on National Institute of Food and Agriculture, osa Yhdysvaltain maatalousministeriötä.

'Sieni on aina olemassa', sanoo Di. 'Mutta jos kasvit voivat [tulla] vastustuskykyisiksi, meidän ei tarvitse suihkuttaa niin paljon.'

Mutta hyväksyvätkö kuluttajat uuden ja joskus kiistanalaisen tekniikan vanhan perinteen pelastamiseksi? Jos ei, mikä on vaihtoehto?

Lähikuva viiniköynnöksen rypäleenlehdestä, johon hometta vaikuttaa ( Plasmopara viticola ) / Getty

CRISPR-rypäle

Geenit ovat elämän perussuunnitelma, koodi, joka antaa ohjeita elävän olennon ulkoasusta ja toiminnasta. Geenit ovat myös periytyviä. Perinteisessä rypäleen jalostuksessa rypäleet risteytetään erityisominaisuuksien saamiseksi.

Mutta perinteinen jalostus voi olla slog. Rotu yhdelle tarkoitetulle ominaisuudelle, ja voit menettää toisen tärkeän ominaisuuden. Esimerkiksi kun kasvattajat yrittävät parantaa rypäleen ympäristöystävällisyyttä, he voivat muuttaa sen makuja.

”Chardonnay on arvostettu maailmanlaajuisesti. Ihmiset tietävät ja tunnistavat, mistä Chardonnay maistuu ”, Oudemans sanoo. 'Jos aloitat sotkua Chardonnayn kanssa tavanomaisen jalostuksen suhteen, vaihdat maku- ja hajuprofiilin niin, että se ei ehkä enää ole Chardonnay.'

”Viljelijät ja markkinat ovat kaikki ehdollisia hyväksymään tiettyjä suosittuja lajikkeita - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Rypäleistäni] voi olla ominaisuuksia, jotka saattavat olla samanlaisia ​​kuin eliittilajikkeet, mutta nämä ovat täysin uusia lajikkeita. ' —Bruce Reisch, geneettinen tutkija, Cornellin yliopisto

CRISPR noudattaa täysin erilaista lähestymistapaa. Se on eräänlainen geenien muokkaus, jota verrataan usein biologiseen tekstinkäsittelyohjelmaan. Jos geenit ovat koodi, CRISPR antaa tutkijoille mahdollisuuden lisätä, poistaa tai korvata pieniä paloja koodista.

Di pyrkii käyttämään CRISPR: ää muokkaamaan Chardonnay-geenejä, jotta viiniköynnös vastustaa hometta ja sammuttaa olennaisesti tietyt geenit, jotta sienen on vaikeampi tarttua kasviin.

Perinteiden muuttaminen?

Di: n ensimmäiset laboratoriotulokset ovat jo alkamassa, mutta nämä ovat todistetusti kokeiluja kutsutulle kukkaselle Arabidopsis , joka liittyy sinappiin. Tutkijat käyttävät Arabidopsista laboratoriomallina, osittain siksi, että sitä on helppo kasvattaa sisätiloissa ja sillä on nopea elinkaari. Di: n mukaan näiden kasvien CRISPR-versio on 'osoittanut vastustuskykyä' tämän lajin ainutlaatuiselle homehomotyypille.

CRISPR-rypäleiden saaminen toimimaan laboratoriossa ja kokeellisissa kasvihuoneissa vie vielä monia kokeita. Vie vielä pidempään, jos koskaan, ennen kuin rypäleet pääsevät New Jerseyn viinitarhoihin. Teknisen todellisuuden ja sen, ovatko kuluttajat omaksuneet tämän käytännön, lisäksi tekniikka voi kohdata sääntelyn esteet .

Mutta on toinen vaihtoehto. Chardonnay-fanit eivät ehkä pidä siitä, mutta miksi et ojaisi rypäleen ja etsiä uusia paikallisia lajikkeita?

Bruce Reisch, geneettinen tutkija ja viinirypäleiden jalostaja Cornellin yliopistossa, tekee juuri niin.

Bruce Reisch pölyttävät rypäleen kukat / Kuva: Cornell University

Reischin tutkimusryhmä tutkii vähemmän tunnettujen viinirypäleiden DNA: ta löytääkseen geenejä, jotka tarjoavat luonnollisen vastustuskyvyn hometta ja muita sairauksia vastaan. Sitten tutkijat risteytti vastustuskykyisiä rypäleitä tunnettujen kollegoidensa kanssa luodakseen jälkeläisiä, jotka ovat sekä maukkaita että helpommin kasvatettavia alueella.

'Viljelijät ja markkinat ovat kaikki ehdollisia hyväksymään tiettyjä suosittuja lajikkeita - Merlot, Chardonnay, Cabernet', Reisch sanoo. Hänen viinirypäleet ovat erilaisia. 'Heillä voi olla ominaisuuksia, jotka saattavat olla samanlaisia ​​kuin eliittilajikkeet, mutta nämä ovat täysin uusia lajikkeita.'

Markkinoiden löytäminen näille tuntemattomille viinirypäleille voi olla haaste. Viinin ostajat saattavat ohittaa jotain uutta. Mutta Reisch sanoo, että se on sen arvoista. Suurin osa tämän päivän suosituista rypäleistä on läheisiä serkkuja, jotka ovat alttiita taudeille ja joita on vaikea kasvattaa ilman torjunta-aineita.

Lisää geneettistä monimuotoisuutta tekisi terveellisemmästä kannasta, sanoo Reisch, mikä on hyödyllistä viininviljelylle pitkällä aikavälillä.

Onko se GMO?

Kuten useimmat tutkijat, jotka työskentelevät CRISPR: n kanssa, Di väittää, että hänen työstään ei ole mitään tekemistä muuntogeenisten organismien (GMO) kanssa, termi, joka on kiistelty.

Vaikka merkitys GMO ei ole aina selvä , se viittaa yleensä tekniikkaan, joka ottaa geneettistä tietoa yhdestä lajista ja lisää sen täysin toisen lajin DNA: han.

Joillakin tavoin CRISPR voi olla hyvin erilainen kuin nämä vanhemmat GMO-tekniikat, koska se sallii tarkemmat geneettiset muutokset.

Joitakin yleisimmistä muuntogeenisistä organismeista muunnetaan geeneillä, jotka tuottavat bakteeritoksiineja, jotka tappavat spesifisiä hyönteistuholaisia, tai geeneillä, jotka tekevät viljelykasvoista sietokykyisiä glyfosaatti-herbisidille, joka tunnetaan myös nimellä Roundup.

Joillakin tavoin CRISPR voi olla hyvin erilainen kuin nämä vanhemmat GMO-tekniikat, koska se sallii tarkemmat geneettiset muutokset. Sen sijaan, että lisättäisiin palan geneettistä koodia toisesta lajista, CRISPR voi muuttaa vain pienen osan koodista kohdennetussa kasvissa.

Mutta vaikka CRISPR sallii pienemmät muutokset, sitä voitaisiin silti käyttää dramaattisempien muutosten tekemiseen. Tähän sisältyy muiden lajien geenien lisääminen, sanoo tiede- ja teknologiapolitiikan professori Jennifer Kuzma ja Pohjois-Carolinan osavaltion yliopiston geenitekniikan ja yhteiskunnan keskuksen johtaja.

'En usko, että voit yleistää geenien muokkausta tai CRISPR: ää', hän sanoo.

CRISPR-kannattajat keskittyvät yleensä hienostuneempiin tapoihin, joilla se voi muuttaa kasvia, kun taas biotekniikan ruokaa vastustavat korostavat dramaattisempia mahdollisuuksia.

'Totuus on jossain välissä', Kuzma sanoo. 'Ja se riippuu sovelluksesta.'

Di: n työhön liittyy suhteellisen pieniä muutoksia, tietoinen päätös kiistojen välttämiseksi.

'Muuntogeenisillä organismeilla on sosiaalisia huolenaiheita', hän sanoo. 'Keskustelu on jo siellä.'

Löydä lisää siitä, miten tiede johtaa juomia tulevaisuuteen, Wine & Tech -lehdestämme.