Bolehkah Sains Menjimatkan Wain Kegemaran Kami?
Chardonnay adalah antara wain yang paling popular dan dikenali di dunia. Gen anggur pada dasarnya telah diturunkan dari satu tanaman di timur Perancis beberapa abad yang lalu. Ketekalan genetik ini dapat dilihat sebagai sesuatu yang baik, kerana anggur dapat dikenali. Tetapi gennya juga bertanggungjawab terhadap bagaimana ia bertindak balas terhadap alam sekitar, termasuk perosak dan penyakit yang biasa terjadi pada kebun anggur mana pun.
Salah satu bencana global adalah apa yang dikenali sebagai 'cendawan berbulu', patogen seperti jamur yang dapat membusuk buah dan menanggalkan daun tanaman sehingga anggurnya tidak dapat menghasilkan gula yang cukup untuk fermentasi menjadi anggur yang baik.
Di kawasan asli pokok anggur, tanaman itu mungkin mengalami ketahanan semula jadi terhadap cendawan dan penyakit lain. Tetapi ketika pembuat anggur menjerumuskan jenis kuno di kawasan anggur baru, tanaman anggur mungkin sangat rentan terhadap wabak setempat.
Satu contoh? Jersi baru. Negeri ini mungkin tidak terkenal dengan arak, tetapi pengeluarannya meningkat dalam beberapa tahun kebelakangan. Isu utama ialah musim panas New Jersey yang panas dan lembap, resipi sempurna untuk reput.
Peter Oudemans, profesor, Jabatan Biologi dan Patologi Tumbuhan, Universiti Rutgers / Foto ihsan Rutgers University
'Setiap kebun anggur di New Jersey berhadapan dengan cendawan,' kata Peter Oudemans, ahli patologi tumbuhan di Universiti Rutgers. 'Ini adalah penyakit yang biasa dan sangat menghancurkan.'
Cendawan Downy mungkin bertambah teruk sebagai perubahan iklim berubah kawasan wain seluruh dunia.
Buat masa ini, kedua-dua petani konvensional dan organik menyimpan tanaman anggur mereka tanpa penyakit melalui gabungan amalan seperti pemangkasan dan racun perosak.
Di New Jersey, penanam anggur menyemburkan racun kulat 6 hingga 12 kali musim untuk mengawal cendawan, menurut Pusat Penyelidikan dan Pendidikan New Jersey. Tetapi teknik baru, CRISPR (singkatan dari Pengulangan Palindromik Pendek Berpadu Berkala Berkala), memungkinkan para saintis mengubah gen Chardonnay menjadi tahan terhadap cendawan.
Tetapi ada pilihan lain. Peminat Chardonnay mungkin tidak menyukainya, tetapi mengapa tidak membuang anggur dan mencari varieti tempatan yang baru?
'Harapan saya adalah kita dapat merekayasa tanaman secara dalaman untuk mengurangkan jangkitan,' kata Rong Di, ahli patologi tumbuhan dan ahli biologi molekul di Rutgers. Pasukannya sedang menguji CRISPR pada varietas anggur yang disebut Dijon Chardonnay 76. Membiayai kerja ini adalah Institut Makanan dan Pertanian Nasional, bahagian dari Jabatan Pertanian A.S.
'Jamur akan selalu ada,' kata Di. 'Tetapi jika tanaman dapat [menjadi] tahan, kita tidak perlu banyak menyembur.'
Tetapi adakah pengguna akan menerima teknologi baru dan kadang-kadang kontroversial untuk menyelamatkan tradisi lama? Sekiranya tidak, apakah alternatifnya?
Penutup daun anggur yang terkena cendawan berbulu ( Plasmopara viticola ) / Getty
Anggur CRISPR
Gen adalah cetak biru asas kehidupan, kod yang memberikan petunjuk bagaimana rupa dan fungsi makhluk hidup. Gen juga boleh diwarisi. Dalam pembiakan anggur tradisional, anggur dibiakkan secara silang untuk mengambil ciri khas.
Tetapi pembiakan tradisional boleh menjadi penolakan. Membiakkan satu sifat yang dimaksudkan, dan anda boleh kehilangan satu lagi sifat penting. Contohnya, apabila penternak berusaha meningkatkan kecergasan persekitaran anggur, mereka berisiko mengubah rasanya.
“Chardonnay sangat dihargai di seluruh dunia. Orang ramai tahu dan mengenali rasanya Chardonnay, ”kata Oudemans. 'Sekarang, jika anda mulai bermain-main dengan Chardonnay dalam hal pembiakan konvensional, Anda akan mengubah profil rasa dan bau ke titik yang mungkin tidak lagi menjadi Chardonnay.'
'Penanam dan pasar semuanya dikondisikan untuk menerima varieti popular tertentu - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Anggur saya] mungkin mempunyai kualiti yang mirip dengan varietas elit, tetapi ini akan menjadi varietas yang sama sekali baru. ' —Bruce Reisch, pakar genetik, Universiti Cornell
CRISPR mengambil pendekatan yang berbeza secara radikal. Ini adalah jenis penyuntingan gen, sering dibandingkan dengan pemproses kata biologi. Sekiranya gen adalah kod, maka CRISPR membolehkan para saintis menambah, menghapus atau mengganti potongan kecil kod tersebut.
Di bertujuan untuk menggunakan CRISPR untuk mengedit gen Chardonnay sehingga pohon anggur tahan terhadap cendawan, pada dasarnya mematikan gen tertentu sehingga menyukarkan kulat untuk menahan tanaman.
Mengubah tradisi?
Hasil makmal pertama Di sudah dilancarkan, tetapi ini adalah eksperimen bukti konsep pada tanaman berbunga yang disebut Arabidopsis , yang berkaitan dengan mustard. Para saintis menggunakan Arabidopsis sebagai model makmal, sebahagiannya kerana ia mudah tumbuh di dalam rumah dan mempunyai kitaran hidup yang cepat. Menurut Di, versi CRISPR tanaman ini 'telah menunjukkan ketahanan' terhadap sejenis cendawan berbulu yang unik untuk spesies ini.
Perlu banyak lagi eksperimen untuk mendapatkan anggur CRISPR yang bekerja di makmal dan rumah hijau eksperimen. Ia akan memakan masa lebih lama, jika ada, sebelum anggur sampai ke kebun anggur New Jersey. Sebagai tambahan kepada realiti teknikal dan sama ada pengguna menggunakan amalan ini, teknologi juga mungkin dihadapi rintangan peraturan .
Tetapi ada pilihan lain. Peminat Chardonnay mungkin tidak menyukainya, tetapi mengapa tidak membuang anggur dan mencari varieti tempatan yang baru?
Bruce Reisch, ahli genetik dan pembiakan anggur di Universiti Cornell, melakukan perkara itu.
Bruce Reisch mengepung bunga anggur / Foto ihsan Universiti Cornell
Pasukan Reisch sedang memeriksa DNA anggur anggur yang kurang dikenali untuk mencari gen yang memberikan ketahanan semula jadi terhadap cendawan dan penyakit lain. Kemudian, para saintis menyebarkan anggur tahan dengan rakan sejenis yang terkenal untuk menghasilkan keturunan yang enak dan lebih mudah tumbuh di rantau ini.
'Penanam dan pasar semuanya dikondisikan untuk menerima varieti popular tertentu - Merlot, Chardonnay, Cabernet,' kata Reisch. Anggurnya berbeza. 'Mereka mungkin memiliki kualitas yang mirip dengan varietas elit, tetapi ini akan menjadi varietas yang sama sekali baru.'
Mencari pasar untuk anggur yang tidak diketahui ini mungkin menjadi cabaran. Pembeli arak mungkin menyerahkan sesuatu yang baru. Tetapi Reisch mengatakan ia berbaloi. Sebilangan besar anggur yang popular sekarang ini adalah sepupu, mudah diserang penyakit dan sukar tumbuh tanpa racun perosak.
Lebih banyak kepelbagaian genetik akan menghasilkan stok yang lebih sihat, kata Reisch, yang bermanfaat untuk tanaman anggur dalam jangka masa panjang.
Adakah itu GMO?
Seperti kebanyakan saintis yang bekerja dengan CRISPR, Di berpendapat bahawa pekerjaannya tidak ada kaitan dengan organisma yang diubahsuai secara genetik (GMO), istilah yang terperangkap dalam kontroversi.
Manakala makna GMO tidak selalu jelas , biasanya merujuk kepada teknik yang mengambil maklumat genetik dari satu spesies dan memasukkannya ke dalam DNA yang sama sekali berbeza.
Dalam beberapa cara, CRISPR boleh sangat berbeza dengan teknik GMO yang lebih tua ini kerana memungkinkan perubahan genetik yang lebih halus.
Beberapa GMO yang paling umum dimodifikasi dengan gen yang menghasilkan toksin bakteria, yang membunuh perosak serangga tertentu, atau gen yang menjadikan tanaman tahan terhadap glyphosate herbisida, juga dikenal sebagai Roundup.
Dalam beberapa cara, CRISPR boleh sangat berbeza dengan teknik GMO yang lebih tua ini kerana memungkinkan perubahan genetik yang lebih halus. Daripada memasukkan sebilangan kod genetik dari spesies lain, CRISPR dapat mengubah sedikit kod dalam tanaman yang disasarkan.
Tetapi walaupun CRISPR memungkinkan perubahan yang lebih kecil, ia masih dapat digunakan untuk membuat perubahan yang lebih drastik. Ini termasuk memasukkan gen dari spesies lain, kata Jennifer Kuzma, seorang profesor dasar sains dan teknologi dan pengarah bersama Pusat Kejuruteraan dan Masyarakat Genetik di North Carolina State University.
'Saya rasa anda tidak dapat membuat generalisasi mengenai penyuntingan gen atau CRISPR,' katanya.
Penyokong CRISPR cenderung menumpukan perhatian pada cara yang halus untuk mengubah tanaman, sementara mereka yang menentang makanan bioteknologi menunjukkan kemungkinan yang lebih drastik.
'Kebenaran ada di antara,' kata Kuzma. 'Dan itu bergantung pada aplikasi.'
Kerja Di melibatkan sedikit perubahan, keputusan yang sedar untuk mengelakkan kontroversi.
'Ada masalah sosial untuk GM,' katanya. 'Perbahasan sudah ada.'
