Kaip kompiuteriai yra naudojami įsilaužti į vynuoges
Tai pažįstamas vaizdas šalies universitetuose ir vynininkystės institucijose: eilės vynuogių vynuogių, kurios reprezentuoja daugelį metų darbo, kiekvienas su viltimi pakeisti vyno pramonę į gerąją pusę.
Iš pirmo žvilgsnio neatrodo, kad vynuogių auginimo metodai per amžius labai pasikeitė. Selekcininkai vieną vynmedį apvaisina kito žiedadulkėmis, tikėdamiesi sukurti palikuonių, kurie pasipriešins ligoms ir duos kokybiškų vynuogių.
Tačiau užkulisiuose vynuogių selekcijos tyrimai vis labiau remiasi kompiuteriais, kurie analizuoja genetinius duomenis. Tikimasi, kad tai padidins naujų vynuogių veislių kūrimo tempą ir užtikrins vyno gamybos gyvybingumą.
„Aš naudoju„ 23andme “analogiją, kai bandau paaiškinti, ką darome“, - sako dr. Dario Cantu, vynuogininkystės ir enologijos docentas Kalifornijos universitetas, Davisas. „Visos šios įmonės, kurios suteikia jūsų protėvius ir tikimybę susirgti nuo kai kurių ligų - manau, kad tai ir darome, naudodamiesi panašiomis priemonėmis, kaip ir šios įmonės, norėdami greitai suprasti itališkų vynuogių genus.“
Dr. Cantu kompiuteriais analizuoja vyninių vynuogių veislių genetinę struktūrą, kad suprastų skirtumus, lemiančius įvairias savybes. Tuomet veisėjai gali bandyti derinti pageidaujamus bruožus, kad sukurtų originalias veisles, kurios gali būti atsparesnės ligoms ir sausroms, ir pasiūlyti naujų, unikalių skonių.
Ar mokslas gali išsaugoti mėgstamiausius vynus? „Aš pats nesu selekcininkas“, - sako daktaras Cantu. „Bendradarbiauju su Andy Walkeriu [kolegų dėstytoju UC-Davise]. Jis veisėjas. Mes papildome vienas kitą ta prasme, kad jis yra tradicinis selekcininkas, o aš - kompiuteris, todėl padedu suprasti kai kurių jį dominančių bruožų genetiką.
„Taigi, ką Andy daro, patikrina natūralių laukinių vynuogių populiacijų atsparumą ligoms - miltligei ir kt., Ir tada jis bando tuos bruožus įtraukti į auginamas veisles. Aš jam padedu suprasti genetinį šių bruožų pagrindą “.
Vynuogių gamyba senamadišku būdu
Tradiciškai selekcininkas pasirinko du pirminius augalus, turinčius pageidaujamų bruožų ar fenotipų. Pavyzdžiui, vienas iš tėvų gali turėti dideles vynuoges, bet blogai toleruoti ligas, o kitas - mažesnes, tačiau atsparus miltligei. Šiuo atveju, kirsdami šiuos augalus, selekcininkai ieškotų palikuonių, kurie turėtų pageidaujamų didelių uogų ir atsparumo ligoms bruožų.
Selekcininkui panaudojus vyriškos lyties žiedadulkes patelėms apvaisinti, gautos sėklos pasodinamos. Prireiks nuo ketverių iki šešerių metų, kol augalai duos vaisių ir bus įvertinti.
Laimikis? Negarantuojama, kad kuri nors iš atžalų paveldės norimą bruožą. Potencialiai metų darbas gali tiesiogine prasme pasirodyti bevaisis.
Dr. Lance'as Cadle'as-Davidsonas (stovintis) ir dr. Avi Karnas, analizuodami plataus masto genetinius duomenis apie palankias vynuogių savybes
Gamtos atnaujinimas
Veisimas pagal žymeklį yra būdas, kuriuo kompiuteriai naudojami atliekant vynuogių tyrimus „VitisGen2“ projektas . Šis metodas naudoja DNR duomenis, kad selekcininkai galėtų pasirinkti, kuriuos vynuogių daigus laikyti. Tikslas yra sukurti augalus su geresnio skonio vynuogėmis, atsparesnėmis ligoms ir kenkėjams.
„Vynuogių auginimo programose mes turime tiek daug duomenų“, - sako dr. Avinashas Karnas, docentas, kompiuterinės biologijos ir kiekybinės genetikos mokslų daktaras. Kornelio universitetas . „Yra genetiniai duomenys, kurie apima DNR sekos duomenis ir fenotipo duomenis. Fenotipo duomenys gali būti [fiziniai bruožai, tokie kaip] atsparumas ligoms, vaisių kokybė ar pritaikymai, pavyzdžiui, tolerancija šalčiui “.
Karnas sako, kad didelė skaičiavimo galia yra labai svarbi analizuojant stulbinantį informacijos, gaunamos iš tokios programos kaip „VitisGen2“, kiekį.
Veislininku, žymimu ženklu, siekiama supaprastinti veisimo procesą. Pirma, mokslininkai renka specifinių vynuogių vynmedžių fenotipą ir genetinius duomenis. Informacija yra įtraukiama į duomenų bazę, o tyrėjai naudoja įrankius, kad nustatytų, kuri genetinė seka arba žymeklis yra susijęs su tam tikru bruožu. Tada, ieškodami to žymens augalo DNR, jie gali nustatyti, ar jis turi norimą kokybę.
Kodėl hibridinės vynuogės yra svarbios Karnas lygina procesą su knygos peržiūra ir kelių raktinių žodžių paieškomis, užuot perskaitęs visą tekstą.
Nustačius norimą bruožą, selekcininkai, naudodami įprastus metodus, atlieka kryžių ir pasėja gautas sėklas. Užuot laukę kelerius metus, kol vynmedis duos vaisių, veisėjai gali pamatyti, ar vynmedžiai per kelis mėnesius turi norimą geną.
Kai daigams sukanka keli mėnesiai, galima išanalizuoti lapų audinį ir sužinoti, ar augalas paveldėjo tam tikrą DNR žymeklį. Jei taip, veisėjas gali toliau auginti vynmedį. Jei ne, jį galima išmesti.
„[Atranka su žymekliu] padės selekcininkui sutaupyti laiko, pinigų ir vietos“, - sako Karnas. 'Tai yra didelis skirtumas naudojant visą šią informaciją ir ją analizuojant, palyginti su bet kuriuo įprastu [veisimo] metodu.'
Ką laukia ateitis?
Kaip kompiuterinis vynuogių auginimas paveiks vyno vartotojus? Karnas sako, kad vynmedžiai, atsparūs ligoms arba geriau pritaikyti besikeičiančiam klimatui, užtikrins, kad vyndariai turėtų vynuogių, kurių reikia didėjančiai vartotojų paklausai patenkinti.
„Sakyčiau, kad mūsų atliktas darbas neabejotinai padės [vynuogių] veisėjams, taupydamas laiką ir pinigus ir [padėdamas jiems priimti efektyvesnius sprendimus“, - sako Karnas. „Jie galės pristatyti geresnį produktą, kuris padės pagaminti geresnės kokybės vyną.“
Tiesa už jūsų mėgstamų vynų Gydytojas Cantu sako, kad be naujų vynuogių veislių kūrimo, svarbu suprasti esamų, bet mažiau žinomų veislių genetinę medžiagą.
'Mes daug kalbame apie tai, kaip klimato kaita sugadins vynuogininkystę ir vyndarystę, tačiau galime ištirti turimas veisles', - sako jis. „Jų yra tūkstančiai. Yra [kai kurie], kurie buvo pritaikyti auginti labai karštame ir sausame klimate, pavyzdžiui, Pietų Italija ar Pietų Ispanija. Jie yra daug geriau pritaikyti aplinkai, su kuria susiduriame dabar, o gal net labiau - ta, su kuria susidursime ateityje.
„Tai, ką rasime savo lentynose, turės skirtingus pavadinimus ir skirtingas etiketes. Bet tai gali būti net geriau nei tai, ką turime dabar “.
