Vai zinātne var glābt mūsu iecienītākos vīnus?
Šardonē ir viens no populārākajiem un atpazīstamākajiem vīniem pasaulē. Vīnogu gēni būtībā ir nodoti no viena auga Francijas austrumos pirms gadsimtiem ilgi. Šo ģenētisko konsistenci var uzskatīt par labu, jo tā vīnogu saglabā atpazīstamību. Bet tā gēni ir atbildīgi arī par to, kā tā reaģē uz vidi, ieskaitot kaitēkļus un slimības, kas izplatītas jebkuram vīna dārzam.
Viena no šādām globālajām likstām ir tā dēvētā “pūkainā sēne”, sēnītēm līdzīgs patogēns, kas var pūt augļus un atkailināt auga lapas, lai tās vīnogas nespētu saražot pietiekami daudz cukura, lai fermentētu labu vīnu.
Vīnogulāju dzimtajā reģionā augam, iespējams, ir izveidojusies dabiska izturība pret miltrasu un citām slimībām. Bet, kad vīndari jaunajos vīna reģionos plūk senās šķirnes, vīnogulāji var būt īpaši neaizsargāti pret vietējām mēriem.
Viens piemērs? Ņūdžersija. Iespējams, ka štats nav īpaši pazīstams ar vīnu, taču ražošana pēdējos gados ir palielinājusies. Galvenais jautājums ir Ņūdžersijas karstā un mitrā vasara, kas ir ideāla puves recepte.
Pēters Oudemans, profesors, Rutgers Universitātes Augu bioloģijas un patoloģijas katedra / Foto pieklājīgi Rutgers University
'Katrs vīna dārzs Ņūdžersijā nodarbojas ar miltrasu,' saka Rutgersas universitātes augu patologs Pīters Oudemans. 'Tā ir izplatīta un diezgan postoša slimība.'
Pūkains miltrasa var pasliktināties vēl vairāk kā mainās klimata pārmaiņas vīna reģioni apkārt pasaulei.
Pagaidām gan tradicionālie, gan bioloģiskie lauksaimnieki vīnogulājus pasargā no slimībām, izmantojot tādas prakses kā atzarošana un pesticīdi.
Ņūdžersijā vīnkopji 6 līdz 12 reizes sezonā izsmidzina fungicīdus, lai kontrolētu miltrasu, ziņo Ņūdžersijas vīna izpētes un izglītības centrs. Bet jauna tehnika, CRISPR (saīsinājums no Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) var ļaut zinātniekiem uzlabot Chardonnay gēnus, lai kļūtu izturīgi pret miltrasu.
Bet ir vēl viena iespēja. Šardonē faniem tas var nepatikt, bet kāpēc gan nenogrimt vīnogu un nemeklēt jaunas vietējās šķirnes?
'Es ceru, ka mēs varam iekārtot augu iekšēji, lai mazinātu infekciju,' saka Rongs Di augu patologs un molekulārais biologs Rongs. Viņas komanda testē CRISPR vīnogu šķirnei ar nosaukumu Dijon Chardonnay 76. Darbu finansē Nacionālais pārtikas un lauksaimniecības institūts, kas ir ASV Lauksaimniecības departamenta daļa.
'Sēnīte vienmēr būs,' saka Di. 'Bet, ja augi var [kļūt] izturīgi, mums nav tik daudz jāsmidzina.'
Bet vai patērētāji pieņems jaunu un dažreiz pretrunīgi vērtētu tehnoloģiju, lai saglabātu veco tradīciju? Ja nē, kāda ir alternatīva?
Vīnogulāju vīnogu lapas tuvplāna miltrasas ( Plasmopara viticola ) / Getty
CRISPR vīnogu
Gēni ir dzīves pamatplāns, kods, kas sniedz norādījumus, kā dzīvā būtne izskatīsies un darbosies. Arī gēni ir pārmantojami. Tradicionālajā vīnogu audzēšanā vīnogas tiek krustotas, lai iegūtu specifiskas īpašības.
Bet tradicionālā audzēšana var būt sauklis. Izaudzējiet vienu paredzēto īpašību, un jūs varētu zaudēt vēl vienu svarīgu. Piemēram, ja selekcionāri mēģina uzlabot vīnogu vides stāvokli, viņi riskē mainīt tās garšu.
“Šardonē tiek ļoti novērtēts visā pasaulē. Cilvēki zina un atpazīst, kā garšo Šardonē, ”saka Oudemans. 'Tagad, ja jūs sākat sajaukt ar Chardonnay parastās audzēšanas ziņā, jūs mainīsit garšas un smakas profilu līdz vietai, ka tas, iespējams, vairs nav Chardonnay.'
“Audzētājiem un tirgum ir nosacījumi pieņemt noteiktas populāras šķirnes - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Manām vīnogām] var būt īpašības, kas varētu būt līdzīgas elitārajām šķirnēm, taču tās būtu pilnīgi jaunas šķirnes. ” —Bruss Reiss, ģenētiķis, Kornela universitāte
CRISPR izmanto radikāli atšķirīgu pieeju. Tas ir gēnu rediģēšanas veids, ko bieži salīdzina ar bioloģisko vārdu procesoru. Ja gēni ir kods, tad CRISPR ļauj zinātniekiem pievienot, dzēst vai aizstāt nelielus šī koda gabalus.
Di mērķis ir izmantot CRISPR, lai rediģētu Chardonnay gēnus, lai vīnogulājs pretotos miltrasai, būtībā izslēdzot konkrētus gēnus, lai sēnei būtu grūtāk noturēt augu.
Mainās tradīcijas?
Di pirmie laboratorijas rezultāti jau tiek ieviesti, taču tie ir idejas eksperimenti ar ziedošu augu, ko sauc Arabidopsis , kas ir saistīts ar sinepēm. Zinātnieki izmanto Arabidopsis kā laboratorijas modeli, daļēji tāpēc, ka to ir viegli audzēt telpās un tam ir ātrs dzīves cikls. Saskaņā ar Di teikto, šo augu CRISPR’ versija “ir izrādījusi izturību” pret tikai šai sugai raksturīgo pūkainā miltrasas veidu.
Lai CRISPR vīnogas strādātu laboratorijā un eksperimentālajās siltumnīcās, būs vajadzīgi vēl daudzi eksperimenti. Būs vajadzīgs vēl ilgāks laiks, ja kādreiz, līdz vīnogas nokļūs Ņūdžersijas vīna dārzos. Papildus tehniskajai realitātei un tam, vai patērētāji izmanto šo praksi, var saskarties arī tehnoloģija normatīvie šķēršļi .
Bet ir vēl viena iespēja. Šardonē faniem tas var nepatikt, bet kāpēc gan nenogrimt vīnogu un nemeklēt jaunas vietējās šķirnes?
Kornela universitātes ģenētiķis un vīnogu vīnogu selekcionārs Brūss Reišs to dara.
Brūss Reišs apputeksnē vīnogu ziedus / Foto pieklājīgi no Kornela universitātes
Reiša komanda pārbauda mazāk zināmu vīna vīnogu DNS, lai atrastu gēnus, kas nodrošina dabisku izturību pret miltrasu un citām slimībām. Tad zinātnieki krustoja izturīgās vīnogas ar labi pazīstamiem kolēģiem, lai radītu pēcnācējus, kas reģionā ir gan garšīgi, gan vieglāk audzējami.
'Audzētājiem un tirgum ir nosacījumi pieņemt noteiktas populāras šķirnes - Merlot, Chardonnay, Cabernet,' saka Reisch. Viņa vīnogas ir atšķirīgas. 'Viņiem var būt īpašības, kas varētu būt līdzīgas elitārajām šķirnēm, taču tās būtu pilnīgi jaunas šķirnes.'
Tirgus atrašana šīm nezināmām vīnogām var būt izaicinājums. Vīna pircēji var šķērsot kaut ko jaunu. Bet Reisch saka, ka tas ir tā vērts. Lielākā daļa mūsdienu populāro vīnogu ir tuvi brālēni, uzņēmīgi pret slimībām un grūti audzējami bez pesticīdiem.
Lielāka ģenētiskā daudzveidība padarītu veselīgāku krājumu, saka Reisch, kas ilgtermiņā ir izdevīgs vīnkopībai.
Vai tas ir ĢMO?
Tāpat kā lielākā daļa zinātnieku, kas strādā ar CRISPR, arī Di apgalvo, ka viņas darbam nav nekāda sakara ar ģenētiski modificētajiem organismiem (ĢMO), kas ir domstarpības.
Kaut arī nozīme ĢMO ne vienmēr ir skaidrs , tas parasti attiecas uz paņēmienu, kas ņem ģenētisko informāciju no vienas sugas un ievieto to pilnīgi citas sugas DNS.
Dažos veidos CRISPR var ļoti atšķirties no šīm vecākajām ĢMO metodēm, jo tas ļauj veikt precīzākas ģenētiskās izmaiņas.
Daži no visbiežāk sastopamajiem ĢMO tiek modificēti ar gēniem, kas ražo baktēriju toksīnus, kas iznīcina specifiskus kukaiņu kaitēkļus, vai gēniem, kas kultūraugus padara tolerantus pret herbicīdu glifosātu, kas pazīstams arī kā Roundup.
Dažos veidos CRISPR var ļoti atšķirties no šīm vecākajām ĢMO metodēm, jo tas ļauj veikt precīzākas ģenētiskās izmaiņas. Tā vietā, lai ievietotu citas sugas ģenētiskā koda fragmentu, CRISPR var mainīt tikai nelielu koda daļu mērķa augā.
Bet, lai gan CRISPR pieļauj mazākas izmaiņas, to tomēr varētu izmantot, lai veiktu krasākas izmaiņas. Tas ietver citu sugu gēnu ievietošanu, saka zinātnes un tehnoloģiju politikas profesore, Ziemeļkarolīnas štata universitātes Gēnu inženierijas un sabiedrības centra līdzdirektore Dženifera Kuzma.
'Es nedomāju, ka jūs varat vispārināt par gēnu rediģēšanu vai CRISPR,' viņa saka.
CRISPR atbalstītāji mēdz koncentrēties uz izsmalcinātākiem veidiem, kā tas var mainīt augu, savukārt tie, kas iebilst pret biotehnoloģisko pārtiku, uzsver krasākas iespējas.
'Patiesība ir kaut kur pa vidu,' saka Kuzma. 'Un tas ir atkarīgs no lietojuma.'
Di darbs ir saistīts ar salīdzinoši nelieliem pielāgojumiem, apzinātu lēmumu izvairīties no strīdiem.
'Pastāv sociālas bažas par ĢMO,' viņa saka. 'Debates jau ir klāt.'
