Отредактированный виноград будет устойчив к болезням, а вино не вызовет похмелья

О том, как редактирование генов скажется на виноградарстве и виноделии, рассказывает Ритобан Мукерджи в своей статье на портале www.mentalfloss.com.

«Однажды микроскопический вредитель почти остановил всю французскую винодельческую промышленность. Филлоксера (Phylloxera), крошечное насекомое, которое питается корнями растений винограда, прибыла из Северной Америки во Францию ​​в 1850-х годах, распространяясь от одного виноградника до другого, пока не заразила виноград по всей стране.

Получив от французских виноградарей название «Великий Винный Погубитель, насекомое убило 915 000 акров виноградников, повредило 620 000 акров и обошлось французской экономике в 10 миллиардов франков (сегодня почти 108 миллиардов долларов).

В 1870 году было найдено решение, хотя французские виноделы остались все равно недовольны. Чарльз Валентайн Райли, энтомолог из Миссури, доказал, что прививая устойчивые к филлоксере американские корневища на европейские виноградные лозы, можно успешно предотвратить распространение напасти. Однако, европейские виноградари посчитали, что прививка разрушит чистоту вин, влияя на их вкус и аромат.

Виноделие - это индустрия с богатой традицией. Хотя энтузиасты обычно считают это хорошей вещью, кризис филлоксеры является историческим примером того, как неспособность адаптироваться привела практически к полному краху отрасли. Давние идеалы чистоты и вкуса вина сохраняются и сегодня, оставляя виноградники уязвимыми для новых вредителей, но сегодня некоторые ученые применяют инновационные методы редактирования генов для решения этой старой проблемы.

Согласно исследованию, проведенному в 2011 году Министерством сельского хозяйства США, виноград впервые был одомашнен около 8000 лет назад. С тех пор 10 или около того самых популярных вариантов винограда практически не претерпели изменений.

Эволюция происходит в форме изменения ДНК организма. Изменение является результатом генетических мутаций и скрещивания, которые происходят в течение нескольких тысяч лет.

В то время как большинство возделываемых культур, таких как, например, пшеница, претерпели бесчисленные эволюционные изменения с тех пор, как впервые были одомашнены в самые ранние годы человеческой истории, наиболее популярный винный виноград остался в основном таким же с генетической точки зрения.

«Европейские винные сорта винограда, такие как Пино Нуар, Шардоне, Совиньон Блан, Каберне Фран и Каберне Совиньон, это потомки одного и того же вида, Vitis vinifera. Они очень тесно связаны друг с другом генетически. Это делает их восприимчивыми к длинному списку патогенных микроорганизмов, особенно тех, которые происходят из Северной Америки», - поясняет Тимоти Мартинсон, специалист по виноградарству в Корнельском колледже сельского хозяйства и наук о жизни.

Самым простым решением этой проблемы кажется повышение устойчивости к болезням этих сортов путем скрещивания с более устойчивыми сортами из Америки, но есть нюансы.

«Селекция винограда требует гораздо больше времени и дороже, чем выращивание однолетних культур, таких как кукуруза или пшеница», - говорит Мартинсон.

Второй момент. В 1870-х годах, прежде чем прививка стала основным выходом из кризиса филлоксеры, многие французские виноделы уже начали скрещивать европейские сорта с североамериканскими.

В отсутствие передовых технологий селекционеры винограда были вынуждены полагаться на дорогой метод проб и ошибок, получая на выходе некачественную продукцию. Виноделы вскоре поняли, что гибридные вина были не так хороши, как «чистокровные». В конце концов, французское правительство приняло закон, чтобы стратегически препятствовать выращиванию гибридного винограда.

Генное редактирование теперь меняет ситуацию.

«Взяв небольшой листовой образец из любой виноградной лозы, биологи сейчас могут выяснить точную последовательность генов, содержащихся в ДНК его клеток, разработать генетические карты и наметить различные пути размножения. Используя ДНК-маркеры, селекционеры могут тестировать саженцы и отбрасывать те, у которых нет соответствующих ДНК-маркеров в начале процесса. Это делает отбор более эффективным», - говорит Мартинсон.

Мартинсон работает в рамках проекта VitisGen, совместной инициативы, направленной на разработку вина более высокого качества посредством генетического секвенирования и селекции.

В настоящее время в центре внимания проекта - устойчивость к болезням, особенно, к мучнистой росе, для уменьшения потребности в пестицидных обработках.

Мартинсон и его коллеги достигают этого путем выявления новых генетических маркеров - фрагментов ДНК, которые могут быть связаны с определенными характеристиками, такими как устойчивость к определенному заболеванию - в клетках растения.

Редактирование генов часто описывают, как процесс функции поиска и замены, аналогичный тому, что используется в программном обеспечении для обработки текстов.

CRISPR, самая многообещающая технология редактирования генов, доступная в настоящее время, уже тестировалась на винограде.

Так, исследователи из университета Рутгерса успешно использовали метод CRISPR / Cas9 в 2019 году для развития устойчивости к мучнистой росе в сорте Шардоне. Они выделили три гена, которые вызывают вспышки ложной мучнистой росы, и успешно отредактировали их для создания устойчивой к болезням версии винограда.

Еще раньше, в 2015 году исследователи из Университета Иллинойса применили CRISPR / Cas9 для генетической модификации дрожжей, используемых для брожения вина. Тем самым они увеличили количество ресвератрола, компонента вина, вырабатываемого в процессе ферментации. В итоге, полученное вино не вызвало похмелья.

Интерес винодельческой промышленности к новым методам селекции и редактированию генов проистекает из ее чрезмерной зависимости от пестицидов. Мартинсон упомянул о случае в Бордо в 2014 году, когда 23 молодых человека заболели после вдыхания пестицидов, распыляемых в близлежащем винограднике. Мартинсон настроен оптимистично: общее отношение к генетической модификации, кажется, меняется, и люди наконец-то осознают те преимущества, которые им предлагает наука».

(Источник: www.mentalfloss.com. Автор: Ритобан Мукерджи).