ブドウをハッキングするためにコンピューターがどのように使用されているか
全国の大学やワイン醸造学機関ではおなじみの光景です。長年の仕事を表すブドウの木の列で、それぞれがワイン業界をより良い方向に変えることを望んでいます。
一見すると、ブドウの育種技術は何世紀にもわたって大きく変わったようには見えません。ブリーダーは、病気に抵抗し、高品質のブドウを生産する子孫を作ることを望んで、あるブドウの木を別の花粉で受精させます。
しかし、舞台裏では、ブドウの育種の研究は、遺伝子データを分析するコンピューターにますます依存しています。これにより、新しいブドウ品種の開発率が高まり、ワイン製造業界の活力が確保されることが期待されています。
「私たちがしていることを説明しようとするとき、私は23andmeのアナロジーを使用します」とブドウ栽培とワイン醸造学の准教授であるDarioCantu博士は言います。 カリフォルニア大学デービス校。 「あなたの祖先といくつかの病気で病気になる可能性を与えるこれらすべての会社—イタリアのブドウの遺伝子をすばやく理解するためにこれらの会社と同様のツールを使用して、私たちはそれを行っていると思います。」
Cantu博士は、コンピューターを使用してワイン用ブドウ品種の遺伝子構成を分析し、さまざまな特性の原因となる違いを理解しています。その後、育種家は望ましい特性を組み合わせて、病気や干ばつに対してより耐性があり、新しい独特のフレーバーを提供する可能性のあるオリジナルの品種を作成しようと試みることができます。
科学は私たちのお気に入りのワインを救うことができますか？ 「私自身はブリーダーではありません」とカントゥ博士は言います。 「私はAndyWalker [UC-Davisの教員仲間]と協力しています。彼はブリーダーです。私たちは彼が伝統的なブリーダーであり、私がコンピューターの男であるという意味で互いに補完し合っているので、彼が興味を持っているいくつかの形質の遺伝学を理解するのを助けます。
「それで、アンディがしていることは、うどんこ病などに対する耐病性について野生ブドウの自然個体群をスクリーニングすることです。そして、彼はそれらの形質を栽培品種に導入しようとします。私は彼がそれらの形質の遺伝的基礎を理解するのを助けます。」
昔ながらの方法でブドウを作る
伝統的に、ブリーダーは望ましい特性または表現型を持つ2つの親植物を選択します。たとえば、片方の親は大きなブドウを持っているが耐病性は低く、もう一方の親は小さいブドウを持っているがうどんこ病に耐性があるかもしれません。この場合、これらの植物を交配することにより、育種家は大きなベリーと耐病性という望ましい特性を備えた子孫を探します。
ブリーダーがオスの親からの花粉を使用してメスの親に受精させたら、得られた種子を植えます。植物が実を結び、評価されるまでには4年から6年かかります。
キャッチ？子孫のいずれかが目的の特性を継承することは保証されていません。潜在的に、何年もの仕事は文字通り無益であると証明することができます。
Lance Cadle-Davidson博士（立っている）とAvi Karn博士、好ましいブドウの形質について大規模な遺伝子データを分析
自然にアップグレードを与える
マーカー支援育種は、コンピューターがブドウの研究で使用される方法であり、ブドウの研究の中心的な部分です。 VitisGen2プロジェクト 。この方法では、DNAデータを使用して、ブリーダーが保持するブドウの苗を選択できるようにします。目標は、より病気や害虫に強い、味の良いブドウを使った植物を開発することです。
「ブドウの育種プログラムには、非常に多くのデータがあります」と、計算生物学と定量的遺伝学のポスドク研究員であるAvinashKarn博士は述べています。 コーネル大学 。 「DNAシーケンシングデータや表現型データなどの遺伝子データがあります。表現型データは、耐病性、果実の品質、耐寒性などの適応などの[物理的特性]である可能性があります。」
Karnは、VitisGen2のようなプログラムから生成された膨大な量の情報を分析するには、高い計算能力が不可欠であると述べています。
マーカー支援育種は、育種プロセスの合理化を目指しています。まず、研究者は特定のブドウの木の表現型と遺伝的データを収集します。情報はデータベースに入れられ、研究者はツールを使用して、どの遺伝子配列またはマーカーが特定の形質に関連しているかを判断します。次に、植物のDNAでそのマーカーを探すことにより、植物が目的の品質を備えているかどうかを判断できます。
ハイブリッドブドウが重要な理由 Karnは、このプロセスを、テキスト全体を読む代わりに、本をざっと読み、いくつかのキーワードを探すことと比較しています。
目的の形質が特定されると、ブリーダーは従来の技術を使用して交配を行い、得られた種子を植えます。ブドウの木が実を結ぶまで数年待つ代わりに、育種家はブドウの木が数ヶ月以内に目的の遺伝子を持っているかどうかを確認できます。
実生が数ヶ月齢になったら、葉の組織を分析して、植物が特定のDNAマーカーを継承しているかどうかを確認できます。もしそうなら、ブリーダーはブドウの木を育て続けることができます。そうでない場合は、破棄できます。
「[マーカー支援選択]は、ブリーダーが時間、お金、スペースを節約するのに役立ちます」とKarn氏は言います。 「これは、このすべての情報を使用して分析することにおいて、従来の[繁殖]方法と比べて大きな違いです。」
将来はどうなるのでしょうか？
コンピューターを利用したブドウの育種はワインの消費者にどのように影響しますか？カーン氏は、病気に強い、または気候の変化によりよく適応するブドウの木は、ワインメーカーが増大する消費者の需要を満たすために必要なブドウを確実に手に入れることができると言います。
「私たちの仕事は、時間とお金を節約し、より効率的な意思決定を行うことで、[ブドウ]ブリーダーを確実に助けることになると思います」とカーンは言います。 「彼らはより良い製品を提供できるようになり、それはより良い品質のワインを生産するのに役立ちます。」
お気に入りのワインの裏にある真実 Cantu博士は、新しいブドウ品種の開発に加えて、既存の、しかしあまり知られていない栽培品種の遺伝物質を理解することが重要であると述べています。
「気候変動がブドウ栽培とワイン醸造をどのように台無しにするかについて多くのことを話しますが、利用可能な栽培品種を探索することはできます」と彼は言います。 「そこには何千ものそれらがあります。イタリア南部やスペイン南部のように、非常に暑く乾燥した気候で栽培されるように適応されたものがあります。それらは、私たちが現在直面している環境、そしておそらく私たちが将来直面している環境によりよく適応しています。
「私たちが棚で見つけたものは、異なる名前と異なるラベルを持っています。しかし、それは私たちが今持っているものよりもさらに良いかもしれません。」
