Виноград сохраняет молекулярную память о своих предках спустя 400 лет
Около 400 лет назад скрещивание каберне фран и совиньон блан дало начало каберне совиньон. Сегодня это самый распространённый в мире винный сорт винограда. Новое исследование Калифорнийского университета в Дэвисе показывает, что виноград до сих пор несёт в себе своеобразную генетическую память о своих родителях.
Клоны на протяжении веков
В отличие от однолетних культур, виноградные лозы размножаются черенками, а не семенами. Каждая новая лоза по сути является клоном своего предка. Это означает, что каждый современный куст каберне совиньон генетически почти идентичен оригинальному растению XVII века.
Учёные давно задавались вопросом, остаются ли химические «переключатели», помогающие контролировать активность генов (эпигенетические метки), стабильными на протяжении сотен лет клонального размножения. Новое исследование под руководством профессора Дарио Канцу, опубликованное в журнале Genome Biology, показывает, что они сохраняются.
Команда использовала современное секвенирование генома, чтобы оценить стабильность этих эпигенетических модификаций, которые могут влиять на качество плодов и устойчивость к стрессам. Это первое исследование, показывающее, что подобная молекулярная память может сохраняться веками в клонально размножаемой культуре.
Новые инструменты генетического анализа
Чтобы это выяснить, учёные создали детальные геномные карты каберне совиньон и его родительских сортов. Они проанализировали несколько клонов каждого сорта и разработали сложную геномную модель — фазовый граф последовательностей, — которая точнее традиционных референсных геномов улавливает тонкие генетические и эпигенетические вариации.
Этот новый подход позволил исследователям проследить, как эпигенетические метки наследуются вместе с ДНК, и понять, как эти метки влияют на активность генов. Исследование показало, что клональные растения могут незначительно отличаться друг от друга, но их основные эпигенетические паттерны, или «генная память», остаются удивительно стабильными даже спустя века клонального размножения.
Ключи к устойчивости к изменению климата
Это открытие может помочь учёным понять, как долгоживущие культуры адаптируются к окружающей среде и оставляют ли эти адаптации стабильные молекулярные следы. Канцу отметил, что если некоторые эпигенетические реакции на жару, засуху или другие стрессы окажутся стабильными, они могут стать мишенями для селекции.
Разработанная для этого исследования методология может быть применена ко многим другим многолетним культурам. Выявляя, какие унаследованные маркеры сохраняются, учёные надеются направлять селекционные программы на повышение устойчивости и качества.
Открытие также имеет исторический резонанс для UC Davis. В 1997 году профессор и генетик Кэрол Мередит впервые идентифицировала каберне фран и совиньон блан как родителей каберне совиньон. Спустя почти три десятилетия команда Канцу показала, что виноград до сих пор несёт молекулярные следы этого предкового скрещивания.