Kan videnskab redde vores yndlingsvine?
Chardonnay er blandt de mest populære og genkendelige vine i verden. Druens gener er i det væsentlige overført fra en enkelt plante i det østlige Frankrig for århundreder siden. Denne genetiske konsistens kan ses som en god ting, da den holder druen genkendelig. Men dets gener er også ansvarlige for, hvordan det reagerer på miljøet, herunder skadedyr og sygdomme, der er fælles for enhver vingård.
En sådan global plage er det, der er kendt som 'dunet meldug', et svampelignende patogen, der kan rådne frugt og fjerne en plantes blade, så dens druer ikke kan producere nok sukker til at gæres til god vin.
I et vinregions oprindelige region kan planten have udviklet en naturlig modstandsdygtighed mod mild meldug og andre sygdomme. Men når vinproducenter plukker gamle sorter i nye vinregioner, kan vinstokke være særlig sårbare over for lokale plager.
Et eksempel? New Jersey. Staten er måske ikke særlig kendt for vin, men produktionen er steget i de seneste år. Et stort problem er New Jerseys varme og fugtige somre, en perfekt opskrift på rådne.
Peter Oudemans, professor, Institut for Plantebiologi og Patologi, Rutgers University / Foto med tilladelse til Rutgers University
'Hver vingård i New Jersey har at gøre med dunskimmel,' siger Peter Oudemans, en plantepatolog ved Rutgers University. 'Det er en almindelig og temmelig ødelæggende sygdom.'
Dunkel meldug kan blive endnu værre som klimaændringerne ændrer sig vinregioner jorden rundt.
For nu holder både konventionelle og økologiske landmænd deres vinstokke sygdomsfri gennem en kombination af fremgangsmåder som beskæring og pesticider.
I New Jersey sprøjter vinbønder fungicider 6 til 12 gange om sæsonen for at bekæmpe mild meldug ifølge New Jersey Center for Wine Research and Education. Men en ny teknik, CRISPR (forkortelse for Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), kan give forskere mulighed for at tilpasse generne i Chardonnay for at blive resistente over for meldug.
Men der er en anden mulighed. Chardonnay-fans kan ikke lide det, men hvorfor ikke grøfte druen og kigge efter nye lokale sorter?
'Mit håb er, at vi kan konstruere planten internt for at mindske infektionen,' siger Rong Di, en plantepatolog og molekylærbiolog hos Rutgers. Hendes team tester CRISPR på en druesort kaldet Dijon Chardonnay 76. Finansieringen af arbejdet er National Institute of Food and Agriculture, en del af US Department of Agriculture.
”Svampen vil altid være der,” siger Di. 'Men hvis planterne kan [blive] resistente, behøver vi ikke sprøjte så meget.'
Men vil forbrugerne acceptere en ny og undertiden kontroversiel teknologi for at redde en gammel tradition? Hvis ikke, hvad er alternativet?
Nærbillede af vindrue blad påvirket af dunet meldug ( Plasmopara viticola ) / Getty
En CRISPR drue
Gener er en grundlæggende plan for livet, en kode, der giver instruktioner til, hvordan en levende ting vil se ud og fungere. Gener er også arvelige. I traditionel vindrueavl opdrættes druer for at få specifikke egenskaber.
Men traditionel avl kan være en slog. Opdræt efter et bestemt træk, og du kan miste et andet vigtigt. For eksempel når opdrættere forsøger at forbedre en drues miljømæssige kondition, risikerer de at ændre dens smag.
”Chardonnay er højt værdsat over hele verden. Folk ved og genkender, hvordan Chardonnay smager, ”siger Oudemans. 'Hvis du nu begynder at rode med Chardonnay med hensyn til konventionel avl, vil du ændre smag og lugtprofil til et punkt, at det måske ikke længere er en Chardonnay.'
”Producenterne og markedet er alle betinget af at acceptere visse populære sorter - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Mine druer] kan have kvaliteter, der kunne ligne elitesorter, men disse ville være helt nye sorter. ” —Bruce Reisch, genetiker, Cornell University
CRISPR tager en helt anden tilgang. Det er en type genredigering, ofte sammenlignet med en biologisk tekstbehandler. Hvis gener er en kode, giver CRISPR forskere mulighed for at tilføje, slette eller erstatte små stykker af denne kode.
Di sigter mod at bruge CRISPR til at redigere Chardonnay-gener, så vinstokken modstår let meldug og i det væsentlige slukker for specifikke gener for at gøre det sværere for svampen at tage fat på planten.
Ændrer traditioner?
Di's første laboratorieresultater er allerede ved at blive rullet ud, men disse er proof-of-concept eksperimenter på en blomstrende plante kaldet Arabidopsis , som er relateret til sennep. Forskere bruger Arabidopsis som en laboratoriemodel, dels fordi det er let at dyrke indendørs og har en hurtig livscyklus. Ifølge Di har CRISPR'd-versionen af disse planter 'vist modstand' mod en type skimmel, der er unik for denne art.
Det vil kræve mange flere eksperimenter for at få CRISPR-druer til at arbejde i laboratoriet og eksperimentelle drivhuse. Det vil tage endnu længere tid, hvis nogensinde, før druerne kommer til New Jersey-vinmarkerne. Ud over den tekniske realitet, og om forbrugerne omfavner praksis, kan teknologien også stå over for lovgivningsmæssige forhindringer .
Men der er en anden mulighed. Chardonnay-fans kan ikke lide det, men hvorfor ikke grøfte druen og kigge efter nye lokale sorter?
Bruce Reisch, en genetiker og vindrueravl ved Cornell University, gør netop det.
Bruce Reisch bestøvende drueblomster / Foto med tilladelse til Cornell University
Reischs team undersøger DNA'et fra mindre kendte vindruer for at finde gener, der giver naturlig modstandsdygtighed over for meldug og andre sygdomme. Derefter krydser forskerne de resistente druer med kendte modstykker for at skabe afkom, der er både velsmagende og lettere at dyrke i regionen.
'Landbrugere og markedet er alle betinget af at acceptere visse populære sorter - Merlot, Chardonnay, Cabernet,' siger Reisch. Hans druer er forskellige. 'De kan have kvaliteter, der kan svare til elitesorter, men disse ville være helt nye sorter.'
At finde et marked for disse ukendte druer kan være en udfordring. Vin købere kan give noget nyt over. Men Reisch siger, at det er det værd. De fleste af nutidens populære druer er nære fætre, modtagelige for sygdomme og vanskelige at dyrke uden pesticider.
Mere genetisk mangfoldighed ville give en sundere bestand, siger Reisch, som er gavnlig for vinavl i det lange løb.
Er det en GMO?
Som de fleste forskere, der arbejder med CRISPR, argumenterer Di for, at hendes arbejde ikke har noget at gøre med genetisk modificerede organismer (GMO'er), et udtryk, der er fast i kontrovers.
Mens betydningen af GMO er ikke altid klar , refererer det normalt til en teknik, der tager genetisk information fra en art og indsætter den i DNA'et fra en helt anden.
På nogle måder kan CRISPR være meget forskellig fra disse ældre GMO-teknikker, fordi det giver mulighed for mere raffinerede genetiske ændringer.
Nogle af de mest almindelige GMO'er er modificeret med gener, der producerer bakterielle toksiner, der dræber specifikke insekt skadedyr, eller gener, der gør afgrøder tolerante over for herbicidet glyphosat, også kendt som Roundup.
På nogle måder kan CRISPR være meget forskellig fra disse ældre GMO-teknikker, fordi det giver mulighed for mere raffinerede genetiske ændringer. I stedet for at indsætte et stykke genetisk kode fra en anden art, kan CRISPR bare ændre en lille smule kode inden for den målrettede plante.
Men mens CRISPR giver mulighed for mindre ændringer, kan det stadig bruges til at gøre mere drastiske. Dette inkluderer indsættelse af gener fra andre arter, siger Jennifer Kuzma, professor i videnskab og teknologipolitik og meddirektør for Genetic Engineering and Society Center ved North Carolina State University.
”Jeg tror ikke, du kan generalisere om genredigering eller CRISPR,” siger hun.
CRISPR-tilhængere har tendens til at fokusere på de subtilere måder, hvorpå det kan ændre en plante, mens de, der er imod bioteknisk mad, understreger de mere drastiske muligheder.
”Sandheden er et sted imellem,” siger Kuzma. 'Og det afhænger af applikationen.'
Di's arbejde involverer relativt små justeringer, en bevidst beslutning om at undgå kontrovers.
'Der er sociale bekymringer for GMO'er,' siger hun. 'Debatten er allerede der.'
