Това е позната гледка в университетите и енологичните институции в цялата страна: редици от гроздови лозя, които представляват години на работа, всеки с надеждата да промени лозаро-винарската индустрия към по-добро.

На пръв поглед не изглежда, че техниките за отглеждане на грозде са се променили много през вековете. Животновъдите оплождат една лоза с прашец на друга, надявайки се да създадат потомство, което да устои на болести и да даде качествено грозде.

Но зад кулисите изследванията на гроздето все повече разчитат на компютри, които анализират генетични данни. Надеждата е, че това ще увеличи скоростта, с която се развиват нови сортове грозде и ще осигури жизнеността на винопроизводството.

„Използвам аналогията на 23andme, когато се опитвам да обясня какво правим“, казва д-р Дарио Канту, доцент по лозарство и енология в Калифорнийски университет, Дейвис. „Всички тези компании, които дават на вашия произход и вероятността да се разболеете от някои болести - мисля, че това правим, използвайки подобни инструменти като тези компании за бързо разбиране на гените в италианското грозде.“

Д-р Канту използва компютри, за да анализира генетичния състав на винените сортове грозде, за да разбере разликите, отговорни за различни характеристики. Тогава животновъдите могат да се опитат да комбинират желаните черти, за да създадат оригинални сортове, които могат да бъдат по-устойчиви на болести и суша, и да предложат нови, уникални вкусове.

Може ли науката да спаси любимите ни вина?

„Аз самият не съм развъдчик“, казва д-р Канту. „Сътруднича си с Анди Уокър [колега, преподавател в UC-Davis]. Той е развъдчикът. Ние се допълваме в смисъл, че той е традиционният животновъд, а аз съм компютърът, затова му помагам да разбере генетиката на някои от чертите, които го интересуват.

„Така че Анди прави скрининг на естествените популации от диво грозде за устойчивост на болести - на брашнеста мана и т.н. - и след това се опитва да въведе тези черти в култивираните сортове. Помагам му да разбере генетичната основа на тези черти. '

Приготвяне на грозде по старомоден начин

Традиционно селекционерът избира две родители-родители с желани черти или фенотипове. Например единият родител може да има голямо грозде, но с лоша поносимост към болести, докато другият може да има по-малко грозде, но да е устойчив на брашнеста мана. В този случай, чрез кръстосване на тези растения, животновъдите ще търсят потомство, което притежава желаните черти на големи плодове и устойчивост на болести.

След като селекционерът използва прашеца от мъжкия родител, за да оплоди женския родител, получените семена се засаждат. Ще отнеме четири до шест години, докато растенията да дадат плод и бъдат оценени.

Уловът? Не е гарантирано, че някое от потомството ще наследи желаната черта. Потенциално годините работа могат буквално да се окажат безрезултатни.

Д-р Lance Cadle-Davidson (изправен) и д-р Avi Karn, анализиращи широкомащабни генетични данни за благоприятни характеристики на гроздето

Даване на надстройка на природата

Развъждането с помощта на маркери е начин, по който компютрите се използват за изследване на гроздето, централна част от Проект VitisGen2 . Този метод използва ДНК данни, за да помогне на животновъдите да изберат кои разсад от грозде да запазят. Целта е да се развият растения с по-добър на вкус грозде, които са по-устойчиви на болести и вредители.

„В програмите за отглеждане на лоза има толкова много данни“, казва д-р Авинаш Карн, постдокторант, изследовател по компютърна биология и количествена генетика в Университет Корнел . „Има генетични данни, които включват данни за секвениране на ДНК и данни за фенотип. Данните за фенотип могат да бъдат [физически черти като] устойчивост на болести, качество на плодовете или адаптации като толерантност към студ. '

Карн казва, че високата изчислителна мощ е от решаващо значение за анализирането на зашеметяващия обем информация, генерирана от програма като VitisGen2.

Развъждането с помощта на маркер се стреми да рационализира развъдния процес. Първо, изследователите събират фенотип и генетични данни за специфични гроздови лозя. Информацията се поставя в база данни и изследователите използват инструменти, за да определят коя генетична последователност или маркер е свързана с определена черта. След това, като търсят този маркер в ДНК на растението, те могат да определят дали той притежава желаното качество.

Защо е важно хибридното грозде

Карн сравнява процеса с прелистване на книга и търсене на няколко ключови думи, вместо да прочете целия текст.

След като се идентифицира желаната черта, животновъдите правят кръстосване, използвайки конвенционални техники и засаждат получените семена. Вместо да чакат няколко години, докато лозата даде плод, животновъдите могат да видят дали лозите носят желания ген в рамките на месеци.

След като разсадът е на няколко месеца, листната тъкан може да бъде анализирана, за да се види дали растението е наследило определен ДНК маркер. Ако го направи, животновъдът може да продължи да отглежда лозата. Ако не, може да се изхвърли.

„[Подборът с помощта на маркер] ще помогне на животновъда да спести време, пари и пространство“, казва Карн. „Това е голямата разлика при използването на цялата тази информация и нейното анализиране спрямо всеки конвенционален [развъден] метод.“

Какво крие бъдещето?

Как компютърно подпомогнатото отглеждане на грозде ще повлияе на потребителите на вино? Карн казва, че лозите, които са устойчиви на болести или са по-добре адаптирани към променящия се климат, ще гарантират, че винопроизводителите имат гроздето, от което се нуждаят, за да отговорят на нарастващото потребителско търсене.

„Бих казал, че работата, която вършим, определено ще помогне на животновъдите [грозде], като спести време и пари и [им помогне да] вземат по-ефективни решения“, казва Карн. „Те ще могат да доставят по-добър продукт, който ще помогне за производството на по-качествено вино.“

Истината зад любимите ви вина

Д-р Канту казва, че в допълнение към развитието на нови сортове грозде е важно да се разбере генетичният материал на съществуващите, но по-малко известни сортове.

„Говорим много за това как изменението на климата ще разруши лозарството и винопроизводството, но можем да проучим наличните сортове“, казва той. „Има хиляди от тях там. Има [някои], които са адаптирани да се отглеждат в много горещ и сух климат, като Южна Италия или Южна Испания. Те са много по-добре адаптирани към средата, с която се сблъскваме сега, а може би дори повече към тази, с която се сблъскваме в бъдеще.

„Това, което откриваме на нашите рафтове, ще има различни имена и различни етикети. Но може да е дори по-добро от това, което имаме в момента. '

Открийте повече за това как науката води напитките в бъдещето в нашия брой Wine & Tech.