Hogyan használják a számítógépeket a szőlő feltörésére
Ismerős látvány az ország egyetemein és borászati intézményein: szőlőszőlősorok, amelyek évek munkáját jelentik, mindegyik reménye, hogy jobbá változtatja meg a boripart.
Első pillantásra nem tűnik úgy, hogy a szőlőtenyésztési technikák az évszázadok során sokat változtak volna. A tenyésztők megtermékenyítik az egyik szőlőt a másik virágporával, remélve, hogy olyan utódokat hoznak létre, amelyek ellenállnak a betegségeknek és minőségi szőlőt hoznak létre.
De a kulisszák mögött a szőlőtermesztési kutatás egyre inkább támaszkodik a genetikai adatokat elemző számítógépekre. A remény az, hogy ez megnöveli az új szőlőfajták kifejlesztésének ütemét és biztosítja a borászati ipar vitalitását.
'A 23andme analógiáját használom, amikor megpróbálom elmagyarázni, hogy mit csinálunk' - mondja Dr. Dario Cantu, a szőlészet és borászat docense Kaliforniai Egyetem, Davis. 'Mindezek a vállalatok, amelyek megadják az ősöket és annak valószínűségét, hogy megbetegedjenek bizonyos betegségektől - azt hiszem, ezt tesszük, hasonló eszközöket használva, mint ezek a vállalatok, hogy gyorsan megértsék az olasz szőlő génjeit.'
Dr. Cantu számítógépekkel elemzi a borszőlőfajták genetikai összetételét, hogy megértse a különféle jellemzőkért felelős különbségeket. A tenyésztők megkísérelhetik a kívánatos tulajdonságok ötvözését olyan eredeti fajták létrehozására, amelyek jobban ellenállhatnak a betegségeknek és az aszálynak, és új, egyedi ízeket kínálnak.
Megmentheti-e a tudomány a kedvenc borainkat? 'Magam sem vagyok tenyésztő' - mondja Dr. Cantu. „Együttműködöm Andy Walkerrel [az UC-Davis egyik munkatársával]. Ő a tenyésztő. Kiegészítjük egymást abban az értelemben, hogy ő a hagyományos tenyésztő, én pedig a számítógépes srác vagyok, ezért segítek neki megérteni az őt érdeklő néhány tulajdonság genetikáját.
„Tehát Andy azt vizsgálja, hogy a vadszőlő természetes populációiban megvizsgálják-e a betegségekkel szembeni ellenálló képességet - lisztharmat stb. -, majd megpróbálja ezeket a tulajdonságokat megismertetni fajtákkal. Segítek megérteni ezeknek a tulajdonságoknak a genetikai alapját. ”
Szőlő készítése régimódi módon
Hagyományosan egy tenyésztő két szülőnövényt választana ki kívánatos tulajdonságokkal vagy fenotípusokkal. Például az egyik szülőnek lehet nagy szőlője, de rossz a betegségtűrése, míg a másiknak kisebb a szőlője, de ellenálló a lisztharmattal szemben. Ebben az esetben ezeknek a növényeknek a keresztezésével a tenyésztők olyan utódokat keresnének, akik rendelkeznek a nagy bogyók és a betegségekkel szembeni ellenálló képesség kívánatos tulajdonságával.
Miután a tenyésztő a hím szülő pollenjét felhasználta a nőstény megtermékenyítéséhez, a kapott magokat elültették. Négy-hat évbe telik, mire a növények meghozzák gyümölcsüket és kiértékelik őket.
A fogás? Nem garantált, hogy bármelyik utód örökölje a kívánt tulajdonságot. Az évekig tartó munka szó szerint eredménytelennek bizonyulhat.
Dr. Lance Cadle-Davidson (álló) és Dr. Avi Karn, nagyszabású genetikai adatok elemzésével a kedvező szőlőjellemzők tekintetében
A természet frissítése
A markerek által támogatott tenyésztés a számítógépek felhasználásának módja a szőlőkutatásban, amely a központi része VitisGen2 projekt . Ez a módszer a DNS-adatok segítségével segíti a tenyésztőket abban, hogy melyik szőlőpalántát tartsák meg. A cél olyan növények kifejlesztése jobb ízű szőlővel, amelyek jobban ellenállnak a betegségeknek és a kártevőknek.
'A szőlőtenyésztési programokban annyi adat áll rendelkezésünkre' - mondja Dr. Avinash Karn, a számítástechnikai biológia és a kvantitatív genetika posztdoktori munkatársa Cornell Egyetem . „Van genetikai adat, amely tartalmazza a DNS-szekvenálási adatokat és a fenotípus-adatokat. A fenotípus adatok lehetnek [fizikai tulajdonságok, mint például] a betegségekkel szembeni ellenálló képesség, a gyümölcs minősége vagy az adaptációk, például a hidegtűrés. '
Karn szerint a nagy számítási teljesítmény kulcsfontosságú a VitisGen2-hez hasonló programból származó információk megdöbbentő mennyiségének elemzéséhez.
A marker által segített tenyésztés a tenyésztési folyamat egyszerűsítésére törekszik. Először a kutatók fenotípus- és genetikai adatokat gyűjtenek specifikus szőlőszőlőkről. Az információkat adatbázisba helyezik, és a kutatók eszközök segítségével meghatározzák, mely genetikai szekvencia vagy marker kapcsolódik egy adott tulajdonsághoz. Aztán megkeresve a növény DNS-ben azt a jelölőt, meg tudják állapítani, hogy rendelkezik-e a kívánt minőséggel.
Miért fontos a hibrid szőlő? Karn összehasonlítja a folyamatot a könyv átlapozásával és a teljes szöveg elolvasása helyett néhány kulcsszó keresésével.
Miután a kívánt tulajdonságot azonosították, a tenyésztők keresztezik a hagyományos technikákat, és elültetik a kapott magokat. Ahelyett, hogy több évet várnának, amíg a szőlő meghozza gyümölcsét, a tenyésztők megnézhetik, hogy a szőlő a hónapokban hordozza-e a kívánt gént.
Miután a palánták néhány hónaposak, a levélszövet elemezhető, hogy a növény örökölt-e egy adott DNS-markert. Ha ez megtörténik, a tenyésztő folytathatja a szőlőtermesztést. Ha nem, akkor eldobható.
'[A jelölővel segített szelekció] segít a tenyésztőben időt, pénzt és helyet megtakarítani' - mondja Karn. 'Ez a nagy különbség mindezen információk felhasználásában és elemzésében bármely hagyományos [tenyésztési] módszerrel szemben.'
Mit hoz a jövő?
Hogyan befolyásolja a borfogyasztókat a számítógéppel támogatott szőlőtenyésztés? Karn szerint a betegségekkel szemben ellenálló vagy a változó éghajlathoz jobban alkalmazkodó szőlő biztosítja, hogy a borászok rendelkezzenek a növekvő fogyasztói kereslet kielégítéséhez szükséges szőlővel.
'Azt mondanám, hogy az általunk végzett munka mindenképpen a [szőlő] tenyésztőknek fog segíteni, időt és pénzt megtakarítva, és [segítve őket] hatékonyabb döntések meghozatalában' - mondja Karn. 'Jobb terméket tudnak majd szállítani, ami jobb minőségű bor előállítását segíti elő.'
Az igazság a kedvenc borai mögött Dr. Cantu szerint az új szőlőfajták kifejlesztése mellett fontos megérteni a meglévő, de kevésbé ismert fajták genetikai anyagát.
'Sokat beszélünk arról, hogy az éghajlatváltozás hogyan tönkreteszi a szőlőtermesztést és a borászatot, de felfedezhetjük a rendelkezésre álló fajtákat' - mondja. - Ezrek vannak odakint. Vannak olyanok, amelyeket nagyon meleg és száraz éghajlaton termesztettek, például Dél-Olaszországban vagy Dél-Spanyolországban. Sokkal jobban alkalmazkodnak ahhoz a környezethez, amellyel most szembesülünk, és talán még inkább ahhoz, amellyel a jövőben szembesülünk.
„Amit a polcunkon találunk, annak más neve és más címkéje lesz. De lehet, hogy még jobb is, mint ami most van. ”
