Se on tuttu näky yliopistossa ja viininvalmistuslaitoksissa eri puolilla maata: viinirypälelajikkeiden rivit, jotka edustavat vuosien työtä, joista jokaisella on toivomus muuttaa viiniteollisuutta parempaan suuntaan.

Ensi silmäyksellä ei vaikuta siltä, ​​että rypäleenjalostustekniikat ovat muuttuneet paljon vuosisatojen aikana. Kasvattajat lannoittavat yhden viiniköynnöksen toisen siitepölyllä toivoen saavansa jälkeläisiä, jotka vastustavat sairauksia ja tuottavat laadukkaita rypäleitä.

Mutta kulissien takana rypäleenjalostustutkimus perustuu yhä enemmän tietokoneisiin, jotka analysoivat geenitietoja. Toivon, että tämä lisää uusien rypälelajikkeiden kehittämisnopeutta ja varmistaa viiniteollisuuden elinvoimaisuuden.

'Käytän analogiaa 23andme kun yritän selittää mitä teemme', sanoo tohtori Dario Cantu, viininviljelyn ja enologian apulaisprofessori Kalifornian yliopisto, Davis. 'Kaikki nämä yritykset, jotka antavat sinun esi-isillesi ja todennäköisyytesi sairastua joihinkin sairauksiin - luulen, että teemme niin, ja käytämme samankaltaisia ​​työkaluja kuin nämä yritykset ymmärtämään nopeasti italialaisten viinirypäleiden geenit.'

Tohtori Cantu analysoi tietokoneita viinirypälelajikkeiden geneettisen rakenteen ymmärtämiseksi erilaisista ominaisuuksista johtuvien erojen suhteen. Kasvattajat voivat sitten yrittää yhdistää toivotut piirteet luomaan alkuperäisiä lajikkeita, jotka voivat olla vastustuskykyisempiä taudeille ja kuivuudelle, ja tarjota uusia, ainutlaatuisia makuja.

Voiko tiede pelastaa suosikkiviinimme?

'En ole itse kasvattaja', sanoo tohtori Cantu. 'Olen yhteistyössä Andy Walkerin [UC-Davisin tiedekunnan jäsenen] kanssa. Hän on kasvattaja. Täydennämme toisiaan siinä mielessä, että hän on perinteinen kasvattaja ja minä olen tietokonepoika, joten autan häntä ymmärtämään joidenkin häntä kiinnostavien ominaisuuksien genetiikkaa.

'Joten Andy tekee seulomalla luonnonvaraisten viinirypäleiden populaatiot tautiresistenssin varalta - jauhehomeelle jne. - ja sitten hän yrittää tuoda nämä piirteet viljeltyihin lajikkeisiin. Autan häntä ymmärtämään näiden ominaisuuksien geneettisen perustan. '

Rypäleiden tekeminen vanhanaikaisella tavalla

Perinteisesti jalostaja valitsi kaksi emokasvia, joilla on toivottavat piirteet tai fenotyypit. Esimerkiksi yhdellä vanhemmista saattaa olla suuria viinirypäleitä, mutta heikko tautitoleranssi, kun taas toisella voi olla pienempiä rypäleitä, mutta se on vastustuskykyinen jauhehomeelle. Tässä tapauksessa ylittämällä nämä kasvit kasvattajat etsivät jälkeläisiä, joilla oli toivottavat suurten marjojen ja tautiresistenssin piirteet.

Kun jalostaja on käyttänyt urospuolisen siitepölyn naarasvanhemman lannoittamiseen, tuloksena olevat siemenet istutetaan. Kasvien hedelmöiminen ja arviointi kestää neljästä kuuteen vuotta.

Saalis? Ei voida taata, että joku jälkeläisistä perii halutun ominaisuuden. Vuosien työ voi kirjaimellisesti osoittautua hedelmättömäksi.

Tohtori Lance Cadle-Davidson (seisova) ja tohtori Avi Karn, analysoimalla laajamittaista geneettistä tietoa hyvien rypäleen ominaisuuksien löytämiseksi

Luonnon päivitys

Markkeriavusteinen jalostus on tapa, jolla tietokoneita käytetään rypäleen tutkimuksessa, joka on keskeinen osa VitisGen2-projekti . Tämä menetelmä käyttää DNA-tietoja auttaakseen kasvattajia valitsemaan rypäleen taimet. Tavoitteena on kehittää kasveja, joissa on paremmin maistuvia rypäleitä, jotka ovat paremmin tauteja ja tuholaisia ​​kestäviä.

'Viinirypäleiden jalostusohjelmissa meillä on niin paljon tietoa', sanoo tohtori Avinash Karn, tutkijatohtori laskennallisen biologian ja kvantitatiivisen genetiikan alalta Cornellin yliopisto . 'Siellä on geneettistä tietoa, joka sisältää DNA-sekvensointitiedot ja fenotyyppitiedot. Fenotyyppitiedot voivat olla [fyysiset piirteet kuten] taudinkestävyys, hedelmien laatu tai mukautumiset, kuten kylmätoleranssi. '

Karn sanoo, että suuri laskentateho on ratkaisevan tärkeää VitisGen2: n kaltaisen ohjelman tuottaman hämmästyttävän määrän analysoimiseksi.

Markkeriavusteinen jalostus pyrkii virtaviivaistamaan jalostusprosessia. Ensinnäkin tutkijat keräävät fenotyypin ja geneettisen tiedon erityisistä viinirypäleistä. Tiedot lisätään tietokantaan, ja tutkijat käyttävät työkaluja määrittääkseen, mikä geneettinen sekvenssi tai merkki liittyy tiettyyn piirteeseen. Sitten etsimällä sitä markkeria kasvin DNA: sta he voivat selvittää, onko sillä haluttu laatu.

Miksi Hybridi Rypäleet Matter

Karn vertaa prosessia kirjan selaamiseen ja muutaman avainsanan etsimiseen koko tekstin lukemisen sijaan.

Kun haluttu ominaisuus on tunnistettu, kasvattajat tekevät ristin perinteisiä tekniikoita käyttäen ja istuttavat saadut siemenet. Sen sijaan, että odottaisivat useita vuosia, kunnes viiniköynnös tuottaa hedelmää, kasvattajat voivat nähdä, kuljettavatko viiniköynnökset haluttua geeniä kuukausien kuluessa.

Kun taimet ovat muutaman kuukauden ikäisiä, lehtikudosta voidaan analysoida, onko kasvi perinyt tietyn DNA-markkerin. Jos näin tapahtuu, jalostaja voi jatkaa viiniköynnöksen kasvattamista. Jos ei, se voidaan heittää pois.

'[Markeriavusteinen valinta] auttaa kasvattajaa säästämään aikaa, rahaa ja tilaa', Karn sanoo. 'Se on suuri ero kaiken tämän tiedon käytössä ja analysoinnissa mihin tahansa perinteiseen [jalostus] menetelmään.'

Mitä tulevaisuus tuo mukanaan?

Kuinka tietokoneavusteinen rypäleenjalostus vaikuttaa viininkuluttajiin? Karn sanoo, että taudille vastustuskykyiset tai paremmin muuttuvaan ilmastoon sopeutuneet viiniköynnökset varmistavat, että viininvalmistajilla on tarvitsemansa rypäleet vastaamaan kasvavaan kuluttajien kysyntään.

'Sanoisin, että tekemämme työ on ehdottomasti auttamaan [rypäleen] kasvattajia säästämällä aikaa ja rahaa ja [auttamalla heitä tekemään tehokkaampia päätöksiä', Karn sanoo. 'He pystyvät toimittamaan paremman tuotteen, joka auttaa tuottamaan laadukkaampaa viiniä.'

Totuus suosikkiviiniesi takana

Tohtori Cantu sanoo, että uusien rypälelajikkeiden kehittämisen lisäksi on tärkeää ymmärtää olemassa olevien, mutta vähemmän tunnettujen lajikkeiden geneettinen materiaali.

'Puhumme paljon siitä, miten ilmastonmuutos pilaa viininviljelyn ja viininvalmistuksen, mutta voimme tutkia saatavilla olevia lajikkeita', hän sanoo. ”Heitä on tuhansia. On [joitain], jotka on mukautettu viljelyyn erittäin kuumassa ja kuivassa ilmastossa, kuten Etelä-Italia tai Etelä-Espanja. Ne ovat paljon paremmin sopeutuneita ympäristöön, jota kohtaamme nyt, ja ehkä vielä enemmän tulevaisuuden ympäristöön.

'Hyllyllämme löydetyillä on eri nimet ja erilaiset etiketit. Mutta se voi olla jopa parempi kuin mitä meillä on tällä hetkellä. '

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