Ini adalah pemandangan yang tidak asing lagi di universitas dan institusi oenologi di seluruh negeri: deretan tanaman anggur yang mewakili tahun kerja, masing-masing dengan harapan untuk mengubah industri anggur menjadi lebih baik.

Pada pandangan pertama, tampaknya teknik pemuliaan anggur tidak banyak berubah selama berabad-abad. Peternak membuahi satu tanaman anggur dengan serbuk sari tanaman lainnya, berharap dapat menciptakan keturunan yang tahan terhadap penyakit dan menghasilkan anggur berkualitas.

Namun di balik layar, penelitian pemuliaan anggur semakin bergantung pada komputer yang menganalisis data genetik. Harapannya adalah hal ini akan meningkatkan laju pengembangan varietas anggur baru dan menjamin vitalitas industri pembuatan anggur.

“Saya menggunakan analogi 23andme ketika mencoba menjelaskan apa yang kami lakukan,” kata Dr. Dario Cantu, profesor asosiasi pemeliharaan anggur dan enologi di Universitas California, Davis. “Semua perusahaan ini yang memberikan nenek moyang Anda dan kemungkinan Anda untuk jatuh sakit karena beberapa penyakit — saya rasa itulah yang kami lakukan, menggunakan alat yang serupa dengan perusahaan ini untuk memahami gen dalam anggur Italia dengan cepat.”

Dr. Cantu menggunakan komputer untuk menganalisis susunan genetik kultivar anggur anggur untuk memahami perbedaan yang bertanggung jawab atas berbagai karakteristik. Peternak kemudian dapat mencoba menggabungkan sifat yang diinginkan untuk menciptakan varietas asli yang mungkin lebih tahan terhadap penyakit dan kekeringan, dan menawarkan rasa baru yang unik.

Bisakah Sains Menyelamatkan Anggur Favorit Kita?

“Saya sendiri bukan peternak,” kata Dr. Cantu. “Saya berkolaborasi dengan Andy Walker [sesama anggota fakultas di UC-Davis]. Dia peternak. Kami saling melengkapi dalam arti bahwa dia adalah peternak tradisional dan saya adalah ahli komputer, jadi saya membantunya memahami genetika dari beberapa sifat yang dia minati.

“Jadi, yang dilakukan Andy adalah menyaring populasi alami anggur liar untuk mengetahui resistensi penyakit — terhadap embun tepung, dll. — Dan kemudian dia mencoba memperkenalkan sifat-sifat tersebut ke dalam varietas yang dibudidayakan. Saya membantunya memahami dasar genetik dari sifat-sifat itu. '

Membuat anggur dengan cara kuno

Secara tradisional, seorang pemulia akan memilih dua tanaman induk dengan sifat yang diinginkan, atau fenotipe. Misalnya, satu orang tua mungkin memiliki anggur besar, tetapi toleransi penyakit yang buruk, sementara yang lain mungkin memiliki anggur yang lebih kecil, tetapi tahan terhadap embun tepung. Dalam contoh ini, dengan menyilangkan tanaman ini, pemulia akan mencari keturunan yang memiliki sifat yang diinginkan dari buah beri besar dan tahan penyakit.

Setelah penangkar menggunakan serbuk sari dari induk jantan untuk membuahi induk betina, benih yang dihasilkan ditanam. Diperlukan waktu empat hingga enam tahun bagi tanaman untuk berbuah dan dievaluasi.

Tangkapannya? Tidak ada jaminan bahwa salah satu keturunannya akan mewarisi sifat yang diinginkan. Secara potensial, kerja bertahun-tahun secara harfiah terbukti tidak membuahkan hasil.

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

Memberi peningkatan pada alam

Pemuliaan dengan bantuan penanda adalah cara di mana komputer digunakan dalam penelitian anggur, bagian tengah dari Proyek VitisGen2 . Metode ini menggunakan data DNA untuk membantu pemulia memilih bibit anggur mana yang akan dipelihara. Tujuannya adalah untuk mengembangkan tanaman dengan rasa anggur yang lebih enak yang lebih tahan penyakit dan hama.

“Dalam program pemuliaan selentingan, kami memiliki begitu banyak data,” kata Dr. Avinash Karn, rekan penelitian pasca doktoral biologi komputasi dan genetika kuantitatif di Universitas Cornell . “Ada data genetik, yang mencakup data pengurutan DNA, dan data fenotipe. Data fenotipe dapat berupa [ciri fisik seperti] tahan penyakit, kualitas buah atau adaptasi seperti toleransi dingin. ”

Karn mengatakan bahwa daya komputasi yang tinggi sangat penting untuk menganalisis volume informasi yang mengejutkan yang dihasilkan dari program seperti VitisGen2.

Pemuliaan dengan bantuan penanda berusaha untuk merampingkan proses pemuliaan. Pertama, peneliti mengumpulkan fenotipe dan data genetik untuk tanaman anggur tertentu. Informasi tersebut dimasukkan ke dalam database, dan peneliti menggunakan alat untuk menentukan urutan genetik, atau penanda, yang terkait dengan sifat tertentu. Kemudian, dengan mencari penanda itu di DNA tanaman, mereka dapat menentukan apakah itu memiliki kualitas yang diinginkan.

Mengapa Anggur Hibrida Penting

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

Setelah sifat yang diinginkan teridentifikasi, pemulia melakukan persilangan dengan menggunakan teknik konvensional dan menanam benih yang dihasilkan. Alih-alih menunggu beberapa tahun sampai tanaman merambat berbuah, pemulia dapat melihat apakah tanaman merambat tersebut membawa gen yang diinginkan dalam beberapa bulan.

Setelah bibit berumur beberapa bulan, jaringan daun dapat dianalisis untuk melihat apakah tanaman mewarisi penanda DNA tertentu. Jika ya, peternak bisa terus menumbuhkan tanaman merambat. Jika tidak, bisa dibuang.

“[Pilihan dengan bantuan penanda] akan membantu peternak menghemat waktu, uang, dan ruang,” kata Karn. “Itulah perbedaan besar, dalam menggunakan semua informasi ini dan menganalisisnya, melalui metode [pemuliaan] konvensional.”

Apa yang ada di masa depan?

Bagaimana pemuliaan anggur dengan bantuan komputer akan mempengaruhi konsumen anggur? Karn mengatakan bahwa tanaman merambat yang tahan terhadap penyakit atau lebih beradaptasi dengan iklim yang berubah akan memastikan bahwa pembuat anggur memiliki anggur yang mereka butuhkan untuk memenuhi permintaan konsumen yang meningkat.

“Saya akan mengatakan pekerjaan yang kami lakukan pasti akan membantu pemulia [anggur], dengan menghemat waktu dan uang dan [membantu mereka dalam] membuat keputusan yang lebih efisien,” kata Karn. “Mereka akan dapat memberikan produk yang lebih baik, yang akan membantu menghasilkan anggur berkualitas lebih baik.”

Kebenaran di Balik Anggur Favorit Anda

Dr. Cantu mengatakan bahwa selain pengembangan varietas anggur baru, penting untuk memahami materi genetik dari kultivar yang sudah ada, tetapi kurang dikenal.

“Kami banyak berbicara tentang bagaimana perubahan iklim akan merusak pemeliharaan anggur dan pembuatan anggur, tetapi kami dapat mengeksplorasi kultivar yang tersedia,” katanya. “Ada ribuan dari mereka di luar sana. Ada [beberapa] yang telah diadaptasi untuk dibudidayakan di iklim yang sangat panas dan kering, seperti Italia selatan atau Spanyol selatan. Mereka jauh lebih baik dalam beradaptasi dengan lingkungan yang kita hadapi sekarang, dan bahkan mungkin lebih dengan yang kita hadapi di masa depan.

“Apa yang kami temukan di rak kami akan memiliki nama dan label berbeda. Tapi itu mungkin lebih baik dari yang kita miliki sekarang. '

Temukan lebih lanjut tentang bagaimana sains mengarahkan minuman ke masa depan dalam edisi Anggur & Teknologi kami.