Ali znanost lahko reši naša najljubša vina?
Chardonnay je med najbolj priljubljenimi in prepoznavnimi vini na svetu. Geni grozdja so bili v bistvu pred stoletji preneseni iz ene rastline v vzhodni Franciji. Na to gensko skladnost lahko gledamo kot na dobro, saj ohranja prepoznavnost grozdja. Toda njegovi geni so odgovorni tudi za to, kako se odziva na okolje, vključno s škodljivci in boleznimi, ki so skupne vsakemu vinogradu.
Ena takih svetovnih nadlog je tako imenovana 'peronospora', glivi podoben patogen, ki lahko zgnije sadje in odstrani liste rastline, tako da njegovo grozdje ne more proizvesti dovolj sladkorja za fermentacijo v dobrem vinu.
V domači regiji vinske trte je rastlina morda razvila naravno odpornost na peronosporo in druge bolezni. Ko pa vinogradniki v novih vinskih regijah oropajo starodavne sorte, so trte še posebej občutljive na lokalne kuge.
En primer? New Jersey. Država morda ni posebej znana po vinu, vendar se je proizvodnja v zadnjih letih povečala. Glavno vprašanje so vroča in vlažna poletja New Jerseyja, popoln recept za gnilobo.
Peter Oudemans, profesor, Oddelek za biologijo in patologijo rastlin, Univerza Rutgers / Ljubezen fotografije Rutgers University
'Vsak vinograd v New Jerseyju se spopada s peronosporo,' pravi Peter Oudemans, rastlinski patolog z univerze Rutgers. 'To je pogosta in precej uničujoča bolezen.'
Peronospora se lahko še poslabša kot spremembe podnebnih sprememb vinske regije okoli sveta.
Zaenkrat običajni in ekološki kmetje ohranjajo trte brez bolezni s kombinacijo postopkov, kot sta obrezovanje in pesticidi.
V New Jerseyju vinogradniki škropijo fungicide 6 do 12-krat na sezono za zatiranje peronospore, poroča New Jersey Center for Wine Research and Education. Toda nova tehnika, CRISPR (okrajšava za Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), lahko znanstvenikom omogoči, da prilagodijo gene Chardonnaya, da postanejo odporni na peronosporo.
Ampak obstaja še ena možnost. Ljubiteljem chardonnaya morda ni všeč, a zakaj ne bi odvrgli grozdja in poiskali novih lokalnih sort?
'Upam, da bomo lahko interno zasnovali rastlino, da bomo zmanjšali okužbo,' pravi Rong Di, rastlinski patolog in molekularni biolog pri Rutgersu. Njena ekipa testira CRISPR na sorti grozdja, imenovani Dijon Chardonnay 76. Delo financira Nacionalni inštitut za prehrano in kmetijstvo, del ameriškega ministrstva za kmetijstvo.
'Glive bodo vedno tam,' pravi Di. 'Če pa lahko rastline [postanejo] odporne, nam ni treba škropiti toliko.'
Toda ali bodo potrošniki sprejeli novo in včasih kontroverzno tehnologijo, da bi rešili staro tradicijo? Če ne, kakšna je alternativa?
Vinorodni list trte, ki ga prizadene peronospora ( Plasmopara viticola ) / Getty
Grozdje CRISPR
Geni so osnovni načrt življenja, koda, ki vsebuje navodila, kako bo videti in kako živeti. Tudi geni so dedni. V tradicionalni reji grozdja se grozdje križa, da dobi posebne značilnosti.
Toda tradicionalna reja je lahko geslo. Pasma za eno predvideno lastnost in lahko izgubite drugo vitalno lastnost. Na primer, ko rejci poskušajo izboljšati okoljsko sposobnost grozdja, tvegajo, da bodo spremenili njegove okuse.
“Chardonnay je zelo cenjen po vsem svetu. Ljudje vedo in prepoznajo, kakšen je okus Chardonnaya, «pravi Oudemans. 'Če se boste zdaj začeli mešati s Chardonnayjem v smislu običajne vzreje, boste spremenili profil okusa in vonja do te mere, da morda ne bo več Chardonnay.'
»Pridelovalci in trg so pripravljeni sprejeti nekatere priljubljene sorte - merlot, chardonnay in cabernet. [Moje grozdje] ima lahko lastnosti, ki so lahko podobne elitnim sortam, vendar bi bile to povsem nove sorte. ' —Bruce Reisch, genetik, Univerza Cornell
CRISPR ima radikalno drugačen pristop. Gre za vrsto urejanja genov, ki jo pogosto primerjajo z biološkim urejevalnikom besedil. Če so geni koda, potem CRISPR znanstvenikom omogoča dodajanje, brisanje ali zamenjavo majhnih koščkov te kode.
Di želi s CRISPR urediti gene za chardonnay, tako da se trta upira plesni in v bistvu izklopi določene gene, da glivica težje prime rastlino.
Spreminjanje tradicije?
Rezultati Diovega prvega laboratorija se že uvajajo, vendar gre za poskusne preizkuse na cvetoči rastlini, imenovani Arabidopsis , ki je sorodna gorčici. Znanstveniki Arabidopsis uporabljajo kot laboratorijski model, deloma zato, ker ga je enostavno gojiti v zaprtih prostorih in ima hiter življenjski cikel. Po Dijevem mnenju je CRISPR-ova različica teh rastlin 'pokazala odpornost' na vrsto peronospore, ki je edinstvena za to vrsto.
Potrebno bo še veliko poskusov, da bi grozdje CRISPR delovalo v laboratoriju in poskusnih rastlinjakih. Še dlje, če sploh kdaj, preden grozdje pride v vinograde New Jersey. Poleg tehnične resničnosti in tega, ali potrošniki to prakso sprejmejo, se lahko sooča tudi tehnologija regulativne ovire .
Ampak obstaja še ena možnost. Ljubiteljem chardonnaya morda ni všeč, a zakaj ne bi odvrgli grozdja in poiskali novih lokalnih sort?
Bruce Reisch, genetik in rejc vinske trte na univerzi Cornell, počne prav to.
Bruce Reisch, ki oprašuje grozdne cvetove / Fotografija avtorja Cornell University
Reischova ekipa preučuje DNK manj znanega vinskega grozdja, da bi našla gene, ki zagotavljajo naravno odpornost na peronosporo in druge bolezni. Nato so znanstveniki odporno grozdje križali z dobro znanimi kolegi, da bi ustvarili potomce, ki so v regiji tako okusni kot lažji za gojenje.
'Pridelovalci in trg so pripravljeni sprejeti nekatere priljubljene sorte - merlot, chardonnay, cabernet,' pravi Reisch. Njegovo grozdje je drugačno. 'Lahko imajo lastnosti, ki so lahko podobne elitnim sortam, vendar bi bile to povsem nove sorte.'
Iskanje trga za to neznano grozdje je lahko izziv. Kupci vina lahko prenesejo nekaj novega. Toda Reisch pravi, da se splača. Večina danes priljubljenega grozdja je bližnjih bratrancev, dovzetnih za bolezni in jih je težko gojiti brez pesticidov.
Več genetske raznovrstnosti bi pripomoglo k bolj zdravi zalogi, pravi Reisch, kar je dolgoročno koristno za vinogradništvo.
Je to GSO?
Tako kot večina znanstvenikov, ki sodelujejo s CRISPR, tudi Di trdi, da njeno delo nima nobene zveze z gensko spremenjenimi organizmi (GSO), kar je izraz, zapleten v spor.
Medtem ko je pomen GSO ni vedno jasen , se ponavadi nanaša na tehniko, ki genetske informacije vzame iz ene vrste in jih vstavi v DNA popolnoma druge.
CRISPR se lahko na nek način zelo razlikuje od teh starejših GSO tehnik, ker omogoča bolj izpopolnjene genske spremembe.
Nekateri najpogostejši gensko spremenjeni organizmi so spremenjeni z geni, ki proizvajajo bakterijske toksine, ki uničujejo določene škodljivce žuželk, ali gene, zaradi katerih so pridelki tolerantni na herbicid glifosat, znan tudi kot Roundup.
CRISPR se lahko na nek način zelo razlikuje od teh starejših GSO tehnik, ker omogoča bolj izpopolnjene genske spremembe. Namesto da vstavi del genetske kode druge vrste, lahko CRISPR spremeni le majhen delček kode znotraj ciljne rastline.
A čeprav CRISPR dopušča manjše spremembe, bi ga vseeno lahko uporabili za bolj drastične spremembe. Sem spada tudi vstavljanje genov iz drugih vrst, pravi Jennifer Kuzma, profesorica znanosti in tehnološke politike ter sourednica Centra za gensko inženirstvo in družbo na Državni univerzi Severne Karoline.
'Mislim, da ne morete posploševati glede urejanja genov ali CRISPR,' pravi.
Zagovorniki CRISPR se osredotočajo na bolj subtilne načine, kako lahko spremenijo rastlino, medtem ko tisti, ki nasprotujejo biotehnološki hrani, poudarjajo drastičnejše možnosti.
'Resnica je nekje vmes,' pravi Kuzma. 'In odvisno od aplikacije.'
Dijevo delo vključuje sorazmerno majhne popravke, zavestno odločitev, da se izogne polemikam.
'Glede GSO obstajajo družbeni pomisleki,' pravi. 'Razprava je že v teku.'
