Kas teadus suudab päästa meie lemmikveine?
Chardonnay kuulub maailma populaarseimate ja äratuntavate veinide hulka. Viinamarja geenid on sajandeid tagasi sisuliselt edasi antud ühest taimest Ida-Prantsusmaal. Sellist geneetilist konsistentsi võib pidada heaks, kuna see hoiab viinamarja äratuntavana. Kuid selle geenid vastutavad ka selle eest, kuidas ta reageerib keskkonnale, sealhulgas igale viinamarjaistandusele levinud kahjurite ja haigustega.
Üks selline ülemaailmne nuhtlus on nn hallitus, seenetaoline patogeen, mis võib mädaneda puuvilju ja koorida taime lehti, nii et selle viinamarjad ei suuda toota piisavalt suhkrut, et käärida hea vein.
Viinapuu põlispiirkonnas võib taimel tekkida looduslik resistentsus hallituse ja muude haiguste suhtes. Kuid kui veinitootjad rüüstavad uutes veinipiirkondades iidseid sorte, võivad viinapuud olla kohalike katkude suhtes eriti haavatavad.
Üks näide? New Jersey. Osariik ei pruugi olla eriti tuntud veini poolest, kuid tootmine on viimastel aastatel hoogustunud. Suur probleem on New Jersey kuum ja niiske suvi, mis on ideaalne mädanemise retsept.
Peter Oudemans, professor Rutgersi ülikooli taimebioloogia ja patoloogia osakonnas / Foto viisakalt Rutgersi ülikool
'Iga New Jersey viinamarjaistandus tegeleb hallitusega,' ütleb Rutgersi ülikooli taimepatoloog Peter Oudemans. 'See on tavaline ja üsna laastav haigus.'
Hahkhallitus võib veelgi hullemaks minna as kliimamuutused muudavad veinipiirkonnad ümber maailma.
Praeguseks hoiavad nii tavapärased kui ka mahepõllumehed oma viinapuud haigustest vabana, kombineerides selliseid tavasid nagu pügamine ja pestitsiidid.
New Jersey linnas pihustavad viinamarjakasvatajad seenhaiguste tõrjeks 6–12 korda hooajal, teatab New Jersey veiniuuringute ja -hariduse keskus. Kuid uus tehnika, CRISPR (lühidalt klastreeritud regulaarselt vahepealsete lühikeste palindromiliste korduste kohta) võib teadlastel lubada Chardonnay geenide näpistamist, et nad muutuksid hallituse suhtes resistentseks.
Kuid on veel üks võimalus. Chardonnay fännidele ei pruugi see meeldida, aga miks mitte viinamarja kraavi kaevata ja uusi kohalikke sorte otsida?
'Loodan, et saame taime infektsiooni vähendamiseks ettevõttesiseselt konstrueerida,' ütleb Rutgersi taimepatoloog ja molekulaarbioloog Rong Di. Tema meeskond testib CRISPR-i viinamarjasordil nimega Dijon Chardonnay 76. Töö rahastamine on Ameerika Ühendriikide põllumajandusministeeriumi koosseisu kuuluv Riiklik Toidu- ja Põllumajandusinstituut.
'Seen on alati olemas,' ütleb Di. 'Kuid kui taimed võivad resistentseks muutuda, ei pea me nii palju pihustama.'
Kuid kas tarbijad aktsepteerivad vana traditsiooni päästmiseks uut ja mõnikord vastuolulist tehnoloogiat? Kui ei, siis mis on alternatiiv?
Lähipilt viinamarjade viinamarjalehest, mida mõjutab hallitus Plasmopara viticola ) / Getty
CRISPR viinamari
Geenid on elu põhiprojekt, kood, mis annab juhiseid, kuidas elusolend välja näeb ja toimib. Geenid on ka päritavad. Traditsioonilises viinamarjakasvatuses ristatakse viinamarjad eriomaduste omandamiseks.
Kuid traditsiooniline aretus võib olla loosung. Aretage ühe kavandatud tunnuse järgi ja võite kaotada teise olulise omaduse. Näiteks kui aretajad üritavad parandada viinamarja keskkonnatõhusust, võivad nad muuta selle maitseid.
„Chardonnay on kogu maailmas kõrgelt hinnatud. Inimesed teavad ja tunnevad ära, kuidas Chardonnay maitseb, ”ütleb Oudemans. 'Nüüd, kui hakkate Chardonnay'ga tavapärase aretuse osas segamini ajama, muudate maitse- ja lõhnaprofiili selliseks, et see ei pruugi enam olla Chardonnay.'
„Kasvatajad ja turg on kõik nõus teatud populaarsete sortide - Merlot, Chardonnay, Cabernet - aktsepteerimiseks. [Minu viinamarjadel] võivad olla omadused, mis võiksid sarnaneda eliitsortidega, kuid need oleksid täiesti uued sordid. ' —Bruce Reisch, geneetik, Cornelli ülikool
CRISPR kasutab radikaalselt teistsugust lähenemist. See on teatud tüüpi geenide redigeerimine, mida sageli võrreldakse bioloogilise tekstitöötlusega. Kui geenid on kood, võimaldab CRISPR teadlastel lisada, kustutada või asendada selle koodi väikseid tükke.
Di eesmärk on kasutada CRISPR-i Chardonnay geenide redigeerimiseks, nii et viinapuu seisab hallituse vastu, lülitades sisuliselt välja spetsiifilised geenid, et seentel oleks raskem taime kätte saada.
Traditsioonide muutmine?
Di esimesed laboritulemused on juba käimas, kuid need on ideekatsetused nn õistaime kohta Arabidopsis , mis on seotud sinepiga. Teadlased kasutavad Arabidopsist laborimudelina, osaliselt seetõttu, et seda on toas lihtne kasvatada ja selle elutsükkel on kiire. Di sõnul on nende taimede CRISPRi versioon 'näidanud vastupanu' sellele liigile omasele jahukaste tüübile.
CRISPR viinamarjade laboris ja eksperimentaalsetes kasvuhoonetes töötamiseks on vaja veel palju katseid. Viinamarjade jõudmine New Jersey viinamarjaistandustesse võtab veel kauem aega, kui kunagi varem. Lisaks tehnilisele reaalsusele ja sellele, kas tarbijad kasutavad seda tava, võib ka tehnoloogia kokku puutuda regulatiivsed takistused .
Kuid on veel üks võimalus. Chardonnay fännidele ei pruugi see meeldida, aga miks mitte viinamarja kraavi kaevata ja uusi kohalikke sorte otsida?
Cornelli ülikooli geneetik ja viinapuu viinamarjakasvataja Bruce Reisch teeb just seda.
Bruce Reisch tolmlevad viinamarjaõisi / Foto viisakalt Cornelli ülikool
Reischi meeskond uurib vähem tuntud veiniviinamarjade DNA-d, et leida geene, mis pakuvad looduslikku resistentsust hallituse ja muude haiguste suhtes. Seejärel ristasid teadlased resistentsed viinamarjad tuntud kolleegidega, et luua järglasi, kes on piirkonnas nii maitsvad kui ka kergemini kasvatatavad.
'Kasvatajad ja turg on kõik kohustatud aktsepteerima teatud populaarseid sorte - Merlot, Chardonnay, Cabernet,' ütleb Reisch. Tema viinamarjad on erinevad. 'Neil võib olla omadusi, mis võiksid sarnaneda eliitsortidega, kuid need oleksid täiesti uued sordid.'
Nende tundmatute viinamarjade turu leidmine võib olla väljakutse. Veiniostjad võivad minna millestki uuest üle. Kuid Reisch ütleb, et see on seda väärt. Enamik tänapäeva populaarsetest viinamarjadest on lähedased nõod, haigustele vastuvõtlikud ja ilma pestitsiidideta raskesti kasvatatavad.
Suurem geneetiline mitmekesisus muudaks tervislikumad varud, ütleb Reisch, mis on pikas perspektiivis kasulik viinamarjakasvatusele.
Kas see on GMO?
Nagu enamik CRISPR-iga töötavaid teadlasi, väidab Di, et tema tööl pole midagi pistmist geneetiliselt muundatud organismidega (GMO-d), see mõiste on vaieldav.
Kuigi tähendus GMO pole alati selge , viitab see tavaliselt tehnikale, mis võtab geneetilise teabe ühelt liigilt ja sisestab selle täiesti erineva DNA-sse.
Mõnes mõttes võib CRISPR olla nendest vanematest GMO tehnikatest väga erinev, kuna see võimaldab täpsemaid geneetilisi muutusi.
Mõned kõige levinumad GMO-d on modifitseeritud geenidega, mis toodavad bakteriaalseid toksiine, mis hävitavad konkreetseid putukakahjureid, või geenidega, mis muudavad põllukultuurid tolerantseks herbitsiidi glüfosaadi (tuntud ka kui Roundup) suhtes.
Mõnes mõttes võib CRISPR olla nendest vanematest GMO tehnikatest väga erinev, kuna see võimaldab täpsemaid geneetilisi muutusi. Selle asemel, et sisestada tüki geneetilist koodi teisest liigist, saab CRISPR muuta ainult väikest koodi suunatud taimes.
Kuigi CRISPR võimaldab väiksemaid muudatusi, võiks seda siiski kasutada drastilisemate muudatuste tegemiseks. See hõlmab teiste liikide geenide sisestamist, ütleb Põhja-Carolina osariigi ülikooli teaduse ja tehnoloogiapoliitika professor ning geenitehnoloogia ja ühiskonna keskuse kaasdirektor Jennifer Kuzma.
'Ma ei usu, et saate üldistada geenide redigeerimise või CRISPRi kohta,' ütleb ta.
CRISPR-i pooldajad keskenduvad pigem peenematele viisidele, kuidas taime saab muuta, samas kui biotehnoloogilise toidu vastu olijad rõhutavad drastilisemaid võimalusi.
'Tõde on kuskil vahepeal,' ütleb Kuzma. 'Ja see sõltub rakendusest.'
Di töö hõlmab suhteliselt väikseid muudatusi, teadlikku otsust vaidluste vältimiseks.
'GMOde pärast on sotsiaalseid probleeme,' ütleb ta. 'Arutelu on juba käes.'
