Ini adalah pemandangan biasa di universiti dan institusi oenologi di seluruh negara: barisan anggur yang mewakili tahun kerja, masing-masing dengan harapan dapat mengubah industri anggur menjadi lebih baik.

Pada pandangan pertama, nampaknya teknik pembiakan anggur tidak banyak berubah selama berabad-abad. Penternak menyuburkan satu pokok anggur dengan serbuk sari yang lain, dengan harapan dapat menghasilkan keturunan yang akan menentang penyakit dan menghasilkan anggur yang berkualiti.

Tetapi di sebalik tabir, penyelidikan pembiakan anggur semakin bergantung pada komputer yang menganalisis data genetik. Harapannya adalah bahawa ini akan meningkatkan kadar di mana varieti anggur baru dikembangkan dan memastikan daya hidup industri pembuatan anggur.

'Saya menggunakan analogi 23andme ketika saya cuba menjelaskan apa yang sedang kita lakukan,' kata Dr Dario Cantu, profesor viticulture dan enologi bersekutu di Universiti California, Davis. 'Semua syarikat ini yang memberi keturunan dan kemungkinan anda jatuh sakit dari beberapa penyakit — saya rasa itulah yang kami lakukan, menggunakan alat yang serupa dengan syarikat ini untuk memahami gen dengan cepat dalam anggur Itali.'

Dr. Cantu menggunakan komputer untuk menganalisis susunan genetik kultivar anggur untuk memahami perbezaan yang bertanggungjawab terhadap pelbagai ciri. Penternak kemudian boleh berusaha menggabungkan sifat-sifat yang diinginkan untuk mencipta varieti asli yang mungkin lebih tahan terhadap penyakit dan kekeringan, dan menawarkan rasa baru yang unik.

Bolehkah Sains Menjimatkan Wain Kegemaran Kami?

'Saya bukan penternak sendiri,' kata Dr. Cantu. 'Saya bekerjasama dengan Andy Walker [rakan fakulti di UC-Davis]. Dia penternak. Kami saling melengkapi dalam arti bahawa dia adalah penternak tradisional dan saya adalah pengguna komputer, jadi saya membantunya memahami genetik beberapa sifat yang dia minati.

'Jadi yang dilakukan Andy adalah menyaring populasi anggur liar semula jadi untuk tahan penyakit - terhadap cendawan tepung, dan lain-lain - dan kemudian dia berusaha memperkenalkan sifat-sifat tersebut ke dalam varietas yang ditanam. Saya membantunya memahami asas genetik sifat tersebut. '

Menjadikan anggur dengan cara lama

Secara tradisinya, penternak akan memilih dua tanaman induk dengan sifat atau fenotip yang diinginkan. Sebagai contoh, satu ibu bapa mungkin mempunyai anggur yang besar, tetapi toleransi penyakitnya lemah, sementara yang lain mungkin mempunyai anggur yang lebih kecil, tetapi tahan terhadap cendawan tepung. Dalam hal ini, dengan menyeberangi tanaman ini, penternak akan mencari keturunan yang memiliki ciri-ciri yang diinginkan dari buah beri besar dan daya tahan penyakit.

Setelah penternak menggunakan debunga dari ibu bapa lelaki untuk menyuburkan ibu bapa wanita, benih yang dihasilkan ditanam. Diperlukan masa empat hingga enam tahun agar tanaman berbuah dan dinilai.

Hasil tangkapan? Tidak dijamin bahawa mana-mana keturunan akan mewarisi sifat yang diinginkan. Berpotensi, bertahun-tahun kerja secara harfiah dapat membuktikan tanpa hasil.

Dr. Lance Cadle-Davidson (berdiri) dan Dr. Avi Karn, menganalisis data genetik skala besar untuk ciri-ciri anggur yang baik

Memberi peningkatan kepada alam semula jadi

Pembiakan dengan bantuan penanda adalah cara di mana komputer digunakan dalam penyelidikan anggur, bahagian tengah dari Projek VitisGen2 . Kaedah ini menggunakan data DNA untuk membantu penternak memilih anak benih anggur mana yang harus disimpan. Tujuannya adalah untuk mengembangkan tanaman dengan anggur yang lebih sedap dan lebih tahan penyakit dan perosak.

'Dalam program pembiakan anggur, kami memiliki begitu banyak data,' kata Dr. Avinash Karn, rakan penyelidik pasca doktoral biologi komputasi dan genetik kuantitatif di Universiti Cornell . 'Ada data genetik, yang merangkumi data penjujukan DNA, dan data fenotip. Data fenotip boleh menjadi [sifat fizikal seperti] ketahanan penyakit, kualiti buah atau penyesuaian seperti toleransi sejuk. '

Karn mengatakan bahawa kekuatan pengkomputeran tinggi sangat penting untuk menganalisis jumlah maklumat yang mengejutkan yang dihasilkan dari program seperti VitisGen2.

Pembiakan berbantukan penanda berusaha untuk menyelaraskan proses pembiakan. Pertama, penyelidik mengumpulkan data fenotip dan genetik untuk tanaman anggur tertentu. Maklumat tersebut dimasukkan ke dalam pangkalan data, dan para penyelidik menggunakan alat untuk menentukan urutan genetik, atau penanda, yang dikaitkan dengan sifat tertentu. Kemudian, dengan mencari penanda itu dalam DNA tumbuhan, mereka dapat menentukan apakah itu mempunyai kualiti yang diinginkan.

Mengapa Anggur Hibrid Penting

Karn membandingkan prosesnya dengan membaca buku dan mencari beberapa kata kunci dan bukannya membaca keseluruhan teks.

Setelah sifat yang diinginkan dikenal pasti, penternak membuat salib menggunakan teknik konvensional dan menanam benih yang dihasilkan. Daripada menunggu beberapa tahun sehingga pokok anggur berbuah, para penternak dapat melihat apakah tanaman anggur itu membawa gen yang diinginkan dalam beberapa bulan.

Setelah anak benih berusia beberapa bulan, tisu daun dapat dianalisis untuk melihat apakah tanaman itu mewarisi penanda DNA tertentu. Sekiranya berlaku, penternak dapat terus menanam pokok anggur. Sekiranya tidak, ia boleh dibuang.

'[Pemilihan berbantukan penanda] akan membantu penternak menjimatkan masa, wang dan ruang,' kata Karn. 'Itulah perbezaan besar, dalam menggunakan semua maklumat ini dan menganalisisnya, berbanding kaedah [pembiakan] konvensional.'

Apa masa depan?

Bagaimanakah pembiakan anggur berbantukan komputer mempengaruhi pengguna anggur? Karn mengatakan bahawa tanaman merambat yang tahan terhadap penyakit atau lebih baik disesuaikan dengan perubahan iklim akan memastikan pembuat anggur memiliki anggur yang mereka perlukan untuk memenuhi permintaan pengguna yang meningkat.

'Saya akan mengatakan bahawa pekerjaan yang kita lakukan pastinya akan membantu penternak [anggur], dengan menjimatkan masa dan wang dan [menolong mereka] membuat keputusan yang lebih cekap,' kata Karn. 'Mereka akan dapat memberikan produk yang lebih baik, yang akan membantu menghasilkan anggur berkualiti lebih baik.'

Kebenaran di Sebalik Wain Kegemaran Anda

Dr. Cantu mengatakan bahawa selain pengembangan jenis anggur baru, penting untuk memahami bahan genetik kultivar yang ada, tetapi kurang dikenali.

'Kami banyak berbicara tentang bagaimana perubahan iklim akan merosakkan tanaman anggur dan pembuatan anggur, tetapi kami dapat menjelajahi kultivar yang tersedia,' katanya. 'Terdapat ribuan dari mereka di luar sana. Ada [beberapa] yang telah disesuaikan untuk ditanam di iklim yang sangat panas dan kering, seperti Itali selatan atau Sepanyol selatan. Mereka lebih baik disesuaikan dengan lingkungan yang kita hadapi sekarang, dan mungkin lebih baik lagi dengan lingkungan yang kita hadapi di masa depan.

'Apa yang kami dapati di rak kami akan mempunyai nama dan label yang berbeza. Tetapi mungkin lebih baik daripada yang kita ada sekarang. '

Ketahui lebih lanjut mengenai bagaimana sains memimpin minuman ke masa depan dalam terbitan Wine & Tech kami.