Kā datori tiek izmantoti vīnogu uzlaušanai
Tas ir pazīstams skats universitātēs un vīndarības iestādēs visā valstī: vīnogu vīnogulāju rindas, kas atspoguļo gadu darbu, katra ar cerību mainīt vīna nozari uz labo pusi.
No pirmā acu uzmetiena nešķiet, ka vīnogu audzēšanas paņēmieni gadsimtu gaitā ir daudz mainījušies. Selekcionāri apaugļo vienu vīnogulāju ar cita ziedputekšņiem, cerot radīt pēcnācējus, kas izturēs slimības un ražos kvalitatīvas vīnogas.
Bet aizkulisēs vīnogu selekcijas pētījumi arvien vairāk balstās uz datoriem, kas analizē ģenētiskos datus. Cerams, ka tas palielinās jaunu vīnogu šķirņu attīstības ātrumu un nodrošinās vīndarības nozares vitalitāti.
'Es izmantoju 23andme līdzību, mēģinot izskaidrot, ko mēs darām,' saka Dr. Dario Cantu, vīnkopības un enoloģijas asociētais profesors Kalifornijas Universitāte, Deivisa. 'Visi šie uzņēmumi, kas piešķir jūsu izcelsmi un varbūtību saslimt ar dažām slimībām - es domāju, ka to mēs darām, izmantojot līdzīgus rīkus kā šie uzņēmumi, lai ātri izprastu gēnus itāļu vīnogās.'
Dr Cantu izmanto datorus, lai analizētu vīna vīnogu šķirņu ģenētisko sastāvu, lai izprastu atšķirības, kas ir atbildīgas par dažādām īpašībām. Tad selekcionāri var mēģināt apvienot vēlamās īpašības, lai izveidotu oriģinālas šķirnes, kas var būt izturīgākas pret slimībām un sausumu, un piedāvāt jaunas, unikālas garšas.
Vai zinātne var glābt mūsu iecienītākos vīnus? 'Es pats neesmu selekcionārs,' saka Dr Cantu. “Es sadarbojos ar Endiju Volkeru [kolēģu mācībspēku UC-Deivisā]. Viņš ir selekcionārs. Mēs papildinām viens otru tādā ziņā, ka viņš ir tradicionālais selekcionārs, un es esmu datoru puisis, tāpēc es palīdzu viņam saprast dažu viņu interesējošo īpašību ģenētiku.
'Tātad Endijs dara dabisko savvaļas vīnogu populāciju pārbaudi attiecībā uz izturību pret slimībām - pret miltrasu utt., Un tad viņš mēģina ieviest šīs iezīmes kultivētajās šķirnēs. Es viņam palīdzu saprast šo īpašību ģenētisko pamatu. ”
Vīnogu izgatavošana vecmodīgā veidā
Tradicionāli selekcionārs izvēlētos divus vecākaugus ar vēlamām pazīmēm vai fenotipiem. Piemēram, vienam no vecākiem varētu būt lielas vīnogas, bet slikta slimības panesamība, bet otram - mazākas vīnogas, taču tas ir izturīgs pret miltrasu. Šajā gadījumā, šķērsojot šos augus, selekcionāri meklētu pēcnācējus, kuriem piemīt vēlamās lielo ogu īpašības un izturība pret slimībām.
Kad selekcionārs ir izmantojis vīriešu dzimuma putekšņus, lai apaugļotu vecāku, tiek iegūtas sēklas. Lai augi nestu augļus un tiktu novērtēti, paies četri līdz seši gadi.
Nozveja? Nav garantēts, ka kāds no pēcnācējiem mantos vēlamo īpašību. Iespējams, darba gadi burtiski var izrādīties neauglīgi.
Dr Lance Cadle-Davidson (stāvošs) un Dr. Avi Karn, analizējot plaša mēroga ģenētiskos datus par labvēlīgām vīnogu īpašībām
Dabas uzlabošana
Audzēšana ar marķieru palīdzību ir veids, kā vīnogu izpētē tiek izmantoti datori, kas ir centrālā daļa VitisGen2 projekts . Šī metode izmanto DNS datus, lai palīdzētu selekcionāriem izvēlēties vīnogu stādus. Mērķis ir attīstīt augus ar labākas garšas vīnogām, kas ir izturīgākas pret slimībām un kaitēkļiem.
'Vīnogu audzēšanas programmās mums ir tik daudz datu,' saka Dr. Avinašs Karns, pēcdoktorants zinātniskās pētniecības asociētais skaitļošanas bioloģijas un kvantitatīvās ģenētikas jomā Kornela universitāte . 'Ir ģenētiskie dati, kas ietver DNS sekvencēšanas datus un fenotipa datus. Fenotipa dati var būt [fiziskas īpašības kā] izturība pret slimībām, augļu kvalitāte vai pielāgojumi, piemēram, aukstuma tolerance. ”
Karns saka, ka liela skaitļošanas jauda ir izšķiroša, lai analizētu satriecošu informācijas apjomu, kas iegūts no tādas programmas kā VitisGen2.
Ar marķieru palīdzību audzēšana cenšas racionalizēt audzēšanas procesu. Pirmkārt, pētnieki vāc specifisku vīnogu vīnogulāju fenotipa un ģenētiskos datus. Informācija tiek ievietota datu bāzē, un pētnieki izmanto rīkus, lai noteiktu, kura ģenētiskā secība vai marķieris ir saistīts ar konkrētu pazīmi. Tad, meklējot šo marķieri auga DNS, viņi var noteikt, vai tam piemīt vēlamā kvalitāte.
Kāpēc hibrīdās vīnogas ir svarīgas? Karns salīdzina procesu ar grāmatas pārlūkošanu un dažu atslēgas vārdu meklēšanu, nevis visa teksta lasīšanu.
Kad vēlamā īpašība ir noteikta, selekcionāri veic krustojumu, izmantojot parastos paņēmienus, un iestāda iegūtās sēklas. Tā vietā, lai vairākus gadus gaidītu, kamēr vīnogulājs nes augļus, audzētāji var redzēt, vai vīnogulāji dažu mēnešu laikā nes vēlamo gēnu.
Kad stādiem ir daži mēneši, lapu audus var analizēt, lai redzētu, vai augs ir mantojis noteiktu DNS marķieri. Ja tas tā notiek, selekcionārs var turpināt vīnogulāju audzēšanu. Ja nē, to var izmest.
'[Atlasīšana ar marķieri] palīdzēs selekcionāram ietaupīt laiku, naudu un vietu,' saka Karns. 'Tā ir liela atšķirība, izmantojot visu šo informāciju un analizējot to salīdzinājumā ar jebkuru parasto [audzēšanas] metodi.'
Kāda ir nākotne?
Kā datorizēta vīnogu audzēšana ietekmēs vīna patērētājus? Karns saka, ka vīnogulāji, kas ir izturīgi pret slimībām vai labāk pielāgoti mainīgajam klimatam, nodrošinās vīndariem nepieciešamās vīnogas, lai apmierinātu pieaugošo patērētāju pieprasījumu.
'Es teiktu, ka mūsu paveiktais darbs noteikti palīdzēs [vīnogu] selekcionāriem, ietaupot laiku un naudu un [palīdzot viņiem pieņemt efektīvākus lēmumus,' saka Karns. 'Viņi varēs piegādāt labāku produktu, kas palīdzēs ražot labākas kvalitātes vīnu.'
Patiesība aiz jūsu iecienītākajiem vīniem Dr Cantu saka, ka papildus jaunu vīnogu šķirņu attīstībai ir svarīgi izprast esošo, bet mazāk zināmo šķirņu ģenētisko materiālu.
'Mēs daudz runājam par to, kā klimata pārmaiņas sabojās vīnkopību un vīna darīšanu, taču mēs varam izpētīt pieejamās šķirnes,' viņš saka. “Viņu ir tūkstošiem. Ir daži [daži], kas ir pielāgoti audzēšanai ļoti karstā un sausā klimatā, piemēram, Itālijas dienvidos vai Spānijas dienvidos. Tie ir daudz labāk pielāgoti videi, ar kuru mēs tagad saskaramies, un varbūt pat vēl vairāk tai, kurai mēs saskaramies nākotnē.
“Tam, ko mēs atrodam mūsu plauktos, būs dažādi nosaukumi un dažādas etiķetes. Bet tas var būt pat labāk nekā tas, kas mums šobrīd ir. ”
