Прорыв в геномике открывает путь к созданию устойчивых к климату сортов винограда
Новая технология секвенирования в сочетании с новым компьютерным алгоритмом, способным давать детальную информацию о сложных геномах различных организмов, была использована для получения высококачественного чернового генома каберне совиньон — самого популярного в мире красного винного сорта винограда.
Успех новой сборки генома, позволяющей исследователям собирать крупные сегменты ДНК организма, также был продемонстрирован на модельном растении Arabidopsis thaliana и грибе коралловом (Clavicorona pyxidata). Результаты будут опубликованы 17 октября в журнале Nature Methods.
Исследование, подтверждающее концепцию, использовало открытый процесс сборки генома под названием FALCON-unzip, разработанный компанией Pacific Biosciences. Исследование возглавил ведущий биоинформатик компании Чен-Шань Чин. Ведущим исследователем по секвенированию каберне совиньон выступил Дарио Канту, генетик растений из Калифорнийского университета в Дэвисе.
Новый инструмент для виноградной геномики
"Для геномики винограда эта новая технология решает проблему, которая ограничивала развитие геномных ресурсов для винных сортов", — сказал Канту. — "Это как наконец-то откупорить бутылку вина, которую мы давно хотели выпить".
Новый процесс обеспечивает быстрый доступ к генетической информации, которую каберне совиньон унаследовал от обоих родителей, что позволяет идентифицировать генетические маркеры для использования в селекции новых лоз с улучшенными признаками.
Первый геном винограда культурного (Vitis vinifera) был завершен в 2007 году. Поскольку он был основан на сорте, созданном для упрощения процедуры сборки генома, а не на культивируемом сорте, в этой последовательности отсутствуют многие геномные детали, характерные для экономически важных винных сортов.
Новая технология секвенирования позволит провести сравнительные исследования между каберне совиньон и другими исторически и экономически важными сортами. "Это поможет нам понять, что делает каберне совиньон каберне совиньон", — отметил Канту.
Противодействие изменению климата
"Новая геномная информация, которая будет получена с помощью этого подхода, ускорит создание новых устойчивых к болезням винных сортов, дающих высококачественные, ароматные ягоды и лучше приспособленных к изменениям окружающей среды", — заявил Канту.
Более теплые температуры, связываемые с изменением климата, уже фиксируются во многих основных виноградарских регионах мира. Для Калифорнии, где ценность урожая винограда сильно варьируется и сильно зависит от местного климата, особенно важно, чтобы новые сорта могли процветать, несмотря на потепление.
"В условиях ухудшающегося климата засуха и тепловой стресс будут особенно актуальны для высококачественных виноградарских районов, таких как Напа и Сонома", — сказал Канту.
Проливая свет на виноградарскую загадку
Новое исследование также может ответить на некоторые вопросы, окружающие происхождение каберне совиньон на протяжении веков.
"Доступ к этой геномной информации исторически увлекателен", — отметил Канту, указав, что сорт каберне совиньон, как считается, датируется не позднее XVII века. В 1997 году генетик растений из UC Davis Кэрол Мередит с помощью методов ДНК-дактилоскопии идентифицировала каберне фран и совиньон блан как два сорта, скрещивание которых дало каберне совиньон.
"Сегодня каберне совиньон можно найти на каждом континенте, кроме Антарктиды", — сказал Канту. — "И поскольку виноградные лозы размножались черенками, а не выращивались из семян, все лозы каберне совиньон генетически идентичны, за исключением некоторых спонтанных клоновых мутаций".
"Используя этот новый процесс секвенирования генома, мы теперь можем разрабатывать необходимые генетические маркеры для объединения важных признаков в новых сортах", — заключил Канту. — "Прошло 400 лет с тех пор, как это было сделано в последний раз для каберне совиньон; мы можем сделать лучше".