Исследование виноградных ягод для улучшения качества вина

Исследование экспрессии генов в виноградных ягодах, выращенных на разных виноградниках Италии, выявило гены, которые помогают растениям адаптироваться к изменениям окружающей среды. Эти гены могут объяснять различия в качестве винограда, выращенного в разных терруарах. Работа, опубликованная в журнале Genome Biology, может помочь в выведении сортов винограда, более устойчивых к изменению климата, и в улучшении качества ягод и вина.

Ягоды винограда на лозах из разных виноградников и в разные годы созревают неравномерно, что влияет на качество вина. Хотя известно, что эти различия отражают изменения окружающей среды и различные методы виноградарства, молекулярные механизмы этой изменчивости оставались неясными.

Для решения этого вопроса Сильвия Даль Санто из Лаборатории генетики растений Университета Вероны (Италия) вырастила один клон виноградной лозы (Vitis vinifera, сорт Корвина) на одиннадцати различных виноградниках в регионе Верона. Ягоды собирали на разных стадиях созревания в течение трёх лет подряд и использовали микрочипы для изучения паттернов экспрессии генов, связывая интересные находки с последовательностью ДНК винограда.

Исследователи выделили различные чувствительные к окружающей среде гены, предположительно влияющие на качество ягод. К ним относятся гены, регулирующие метаболические пути, например, производство фенольных соединений, которые влияют на вкус, цвет и текстуру вина. Эти гены оказались высокочувствительными к разным климатическим условиям.

Было сложно выделить общие паттерны экспрессии генов, отражающие типичные условия среды или практики виноградарства. Вместо этого паттерны экспрессии группировались по году выращивания. Однако в течение типичного с климатической точки зрения года авторам удалось связать наборы дифференциально экспрессирующихся транскриптов с конкретными параметрами окружающей среды или агрономическими параметрами, такими как система подвязки лозы.

Также было показано, что ранние стадии созревания ягод наиболее чувствительны к изменениям условий окружающей среды. Это критический период, когда виноградарь наиболее уязвим к капризам погоды, что, в свою очередь, может сильно повлиять на весь процесс созревания при разных погодных условиях.

Были также идентифицированы гены, не реагирующие на окружающую среду, экспрессия которых оставалась постоянной на разных виноградниках и в разных погодных условиях. Авторы предполагают, что их можно использовать в качестве универсальных маркеров для мониторинга созревания винограда в полевых условиях, что поможет оптимизировать сроки сбора урожая и стандартизировать качество вина.

Виноград — самая широко культивируемая многолетняя плодовая культура в мире: в 2011 году было произведено 67,5 млн тонн ягод. Ожидается, что изменение климата в ближайшем будущем существенно повлияет на сельское хозяйство и винодельческую отрасль. Новые результаты являются хорошей отправной точкой для дальнейшего изучения молекулярных процессов, управляющих развитием ягод, и подчеркивают важность экологически зависимых и агрономически значимых факторов для выявления существующих или выведения новых, устойчивых к погодным условиям сортов винограда.