Newsflash
Home arrow Uprawa winorośli arrow Gentyka i wino arrow O klonach, hybrydach i mutantach
O klonach, hybrydach i mutantach
Napisał Administrator   
wtorek, 22 wrzesień 2009
O tym, że winorośl jest rośliną wyjątkową, nie trzeba pewnie przekonywać nikogo z zaglądających na te łamy. W swej udomowionej wersji towarzyszy człowiekowi od przynajmniej ośmiu tysięcy lat (proces jej udomowienia zaczął się prawdopodobnie w rejonie ograniczanym dzisiejszymi terytoriami Iranu, Turcji i Gruzji). Rodzaj Vitis obejmuje kilkadziesiąt gatunków, z jednym szczególnie bliskim naszym sercom i podniebieniom - Vitis vinifera. Ocenia się, iż pojawił się on około 65 milionów lat temu. Oczywiście różnił się znacząco od winorośli, którą dziś wykorzystuje się do produkcji wina; zdecydowanie bardziej przypominał jedyny dziki podgatunek winorośli winnej, czyli V. vinifera silvestris (sylvestris), obecny do dziś w wielu rejonach Eurazji.

Przy tej okazji warto też uporządkować nieco panujący tu i ówdzie chaos związany z systematyką winorośli. Postępy biologii molekularnej, jakie dokonały się w ostatnich kilkunastu latach doprowadziły do wielu zmian w różnych dotychczasowych ampelograficznych klasyfikacjach. Zresztą, nie tylko w nich – od dłuższego czasu widać bowiem postępujące rozmywanie się definicji systematycznych, na im niższym stopniu drabinki hierarchii się znajdujemy. Cóż bowiem ma być np. rozstrzygającym kryterium wyodrębnienia z danego gatunku podgatunku, lub podgatunków? Gdzie przebiegać ma linia rozdzielająca np. podgatunek od odmiany? Wspomniane wyżej różnice morfologiczne i fizjologiczne? Różnice w sekwencji DNA? Jaką miarę jednak przyjąć, jeśli często zdarza się, że niewielkie różnice genetyczne przejawiają się dużymi zmianami fenotypu, a czasem nawet relatywnie znaczna odmienność na poziomie DNA może prowadzić do niewielkich efektów widzianych „gołym okiem”?

Przyjmuje się więc inne kryteria (oprócz wcześniej wymienionych), jak np. jednolitość populacji, jej izolacja geograficzna, itp., itd. Żadne z nich nie jest jednak idealne.

Często można też spotkać określenia „ekotyp” czy też „kultywar”. To pierwsze określenie stosuje się zwykle w przypadku opisywania grupy roślin (najczęściej dzikich), występujących w zwartej, lokalnej populacji. W ramach określonego gatunku możemy mieć do czynienia z wieloma ekotypami, i chociaż reprezentują one tę samą roślinę, genetycznie ich populacje różnią się nieco od siebie. Jeśli zaś chodzi o tzw. „kultywary” (ang. cultivars), słowo pochodzi od połączenia łacińskich cultus -  uprawny, varietas - odmiana i stanowi właściwie synonim odmiany, której niezmienność zapewniana jest dzięki rozmnażaniu wegetatywnemu.

Rzecz w tym, że odmiana czy też kultywar tak do końca wcale stabilny genetycznie być nie musi.

Stwierdzenie, że „stabilność genetyczna” w przypadku winorośli to oksymoron, byłoby pewnie przesadą, ale genetyka winorośli do najprostszych nie należy. Zacząć trzeba od tego, że jest to roślina o wysokim stopniu heterozygotyczności – co znaczy mniej więcej tyle, że bardzo wiele jej genów występuje w różnych wersjach (allelach). W przypadku organizmów diploidalnych, w tym także winorośli, każda ich komórka (poza rozrodczymi) zawiera dwa zestawy chromosomów; w pewnym uproszczeniu znaczy to, że każdy gen posiada swoją kopię zapasową. Określenie „homozygotyczność” odnosi się do sytuacji, gdy kopie te są identyczne. Heterozygotyczność winorośli związana jest z dwoma procesami: długiej historii rozmnażania płciowego i wysokiej (prawdopodobnie wyższej niż u większości roślin, choć na razie są to raczej spekulacje) zdolności do mutowania. W warunkach naturalnych mutacje nie dające przewagi ewolucyjnej są z populacji szybko eliminowane; w warunkach sztucznych (a takimi są warunki rolnicze) utrwalane są mutacje korzystne z punktu widzenia człowieka, a nie rośliny. W przypadku wegetatywnie rozmnażanej winorośli mutacje mają okazję niezwykle szybkiego rozpowszechnienia się w populacji - najlepszymi przykładami jest tu np. mutacja odpowiadająca za hermafrodytyczność (obojnactwo) kwiatów winorośli (dzika winorośl jest dwupienna, tzn. istnieją oddzielne rośliny męskie i żeńskie), czy też za kolor owoców. Ta ostatnia cecha warunkowana jest przez mutację w jednym tylko genie i jest świetnym przykładem ilustrującym jak drobna zmiana genetyczna prowadzić może do znaczącej zmiany fenotypu.

 

mar_gel: przedstawia zdjęcie żelu agarozowego z kilkoma próbkami (pojedyncza kolumna to namnożone DNA markerowe z pojedynczej rośliny), jeden pasek określa obecność markera tylko jednej długości (roślina jest homozygotyczna dla tego markera); dwa paski określają heterozygotyczność).

 

ABImapping_picture: prawie to samo co powyżej, tylko nieco nowocześniej: długość wyznakowanego specjalnymi znacznikami DNA markerowego odczytywana jest przez maszynę do sekwencjonowania DNA (sekwenator); pierwszy odczyt od góry pokazuje roślinę dla której dany marker przyjmuje tylko jedna wielkość (np.A); drugi odczyt pokazuje inna roślinę, dla której marker przyjmuje tylko jedna wielkość (B), trzeci pokazuje roślinę dla której marker namnaża się w dwu wielkościach (AB). Na powyższym przykładzie jako matrycę do namnożenia markera wykorzystano DNA roślin rzodkiewnika (Arabidopsis thaliana) ekotypu Colombia, Landsberg erecta, oraz ich krzyżówki.

Żeby sprawę jeszcze bardziej skomplikować, mutacje somatyczne (w komórkach „zwykłych”, nie rozrodczych) nie we wszystkich przypadkach prowadzić mogą do powstania jednolitego genotypu. Jeśli mutacji ulegnie komórka merystemu (tkanki twórczej, np. stożka wzrostu), odziedziczy ją cała linia komórkowa, co czasami sprowadza się do tego, że jedna z tkanek tej samej rośliny posiada nieco inny genotyp niż inne. Klasycznym przykładem takiego chimeryzmu – bo tak się to zjawisko nazywa – jest przypadek odmiany Pinot Grigio. Wywodzi się ona z odmiany Pinot Blanc, a określenie „wywodzi się” brzmi tu nieco nie na miejscu, zważywszy, że obie odmiany różnią się prawdopodobnie jedynie mutacją w warstwie komórkowej skórki owoców (miąższ jest już genetycznie identyczny).

Większa niż przeciętna zmienność genetyczna winorośli znajduje swoje odbicie także w zagadnieniu zmienności klonalnej. No właśnie, a co to właściwie znaczy „klon”? Oto kolejne pojęcie nieposiadające bardzo ścisłej definicji. Generalnie rzecz biorąc, jest to mniej więcej odpowiednik „kultywaru” i dotyczy grupy roślin w obrębie odmiany. Sama nazwa najprawdopodobniej pochodzi od klonowania, czyli uzyskiwania identycznych osobników na drodze rozmnażania wegetatywnego. Sęk w tym, że różnice pomiędzy różnymi klonami danej odmiany czasami mogą być nieznaczne, a czasami całkiem spore; co związane jest z wspomnianą wyżej zdolnością częstego mutowania winorośli i sztucznym rozpowszechnianiem nowych mutantów. Przykład Pinot Blanc i Pinot Grigio podany powyżej przekonuje, że czasem zróżnicowanie między klonami może być większe, niż między oficjalnymi odmianami. Można się także spodziewać, że niektóre mutacje mogą dotyczyć cech niemożliwych do oceny gołym okiem, jak chociażby poziomu tanin w winie wyprodukowanym z owoców danego klonu.

Wydaje się, że tak właśnie jest: według profesora Douglasa Adamsa z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Davis poziom tanin w winie wyprodukowanym z różnych klonów Pinot Noir może różnić się nawet 33-krotnie. Różnice mogą dotyczyć także innych istotnych dla produkcji wina cech, jak chociażby zawartości antocyjanów. W ocenie przydatności danych odmian dla danego siedliska warto więc uwzględniać także pochodzenie i charakterystykę danego klonu (jeśli, oczywiście, takie informacje są dostępne).

Na koniec jeszcze słówko o tzw. odmianach hybrydowych. W przypadku rodzaju Vitis mamy do czynienia z ponad 60-cioma gatunkami. Ich przytłaczająca większość posiada 19 par chromosomów i jest zdolna do krzyżowania się między sobą. Cechę tę wykorzystuje się w celu wzbogacania zasobów genetycznych Vitis vinifera i tworzenie odmian mieszańcowych. Wokół tych ostatnich, nazywanych często także „hybrydami” narosło wiele nieporozumień; przylgnęło do nich odium odmian gorszych, z których nie jest możliwe wyprodukowanie dobrego wina. Historycznie rzecz biorąc, faktycznie, zważywszy na ilość czasu i wysiłku włożonego w ich uzyskiwanie, dotychczasowe efekty nie są nadzwyczajne. Pozostaje też pytanie, po cóż prowadzić nad nimi badania, skoro znakomite wina da się produkować z odmian już istniejących, a tysiące nowych czekają na porządne przebadanie w kolekcjach różnych światowych instytucji.

Z drugiej jednak strony warto uświadomić sobie, że Vitis vinifera od strony biologicznej nie jest w żaden szczególny sposób różna od wielu swoich bliskich kuzynów, i jest tylko kwestią czasu, by genetycy i biolodzy molekularni odnaleźli w końcu swojego Świętego Graala – odmianę posiadającą cechy odporności właściwe dzikim odmianom winorośli, z której da się w końcu wyprodukować znakomitej jakości wino. Jeśli będzie to GMO, pewnie i tak zostanie spalona na stosie (cóż z tego, że „obcy” gen nawet dziś może przeskoczyć z dzikiej winorośli na uprawną...).

Dodatkowym argumentem na rzecz badań krzyżówek winorośli i uzyskiwania nowych genotypów jest wspomniana wyżej bioróżnorodność. Jej zachowanie nie tyle służy abstrakcyjnym dążeniom brodatych gości z napisem Greenpeace na kurtce, ile zachowaniu puli potencjalnych nowych genów w czasach, gdy na dowolnej szerokości geograficznej (na której w ogóle da się uprawiać winorośl) rośnie zwykle jedna z 10-15 odmian. To nie tylko nudne, ale i po prostu niebezpieczne. Rosnąca od lat monokulturowość w rolnictwie coraz bardziej napawa troską, jeśli zdać sobie sprawę, że także dziś pojawienie się nowej rasy patogena roślin odpornego na większość stosowanych środków chemicznych nie jest wcale konceptem z literatury science-fiction i jest jedną z głównych trosk FAO, agendy ONZ zajmującej się sprawami wyżywienia i rolnictwa.

Na koniec muszę napisać, że niezwykle się cieszę, że miałem już okazje popróbować polskiego wina. To, że uprawa w Polsce winorośli to wciąż głównie domena romantyków nie zmienia faktu, że w ograniczonym zakresie możemy być krajem winiarskim i produkować przynajmniej przyzwoite wina. Absolutnie też nic nie ujmując ciężkiej pracy pierwszych pionierów, osobiście jestem przekonany, że selekcja i testowanie różnych klonów winorośli najlepiej sprawdzających się w naszym klimacie dopiero się rozpoczyna. Myślę też (a skłaniają mnie do tego chociażby doświadczenia degustacji win z północnych stanów USA), że warto nie zakładać automatycznie, że z odmian hybrydowych nie da się wyprodukować wina lepszego, niż stołowe. Czy to Rondo i Regent staną się naszymi narodowymi specjalnościami? Może będzie to któryś z klonów Pinot Noir? A może odmiana, o jakiej jeszcze nikt dotąd nie słyszał? Obserwacja (i degustacja) tego, co będzie się działo przez najbliższych kilka lat będzie, mam nadzieję, samą przyjemnością.

 

Dr Adam Wawrzyński

Linki:

O winie i zmienności klonalnej

Winorośl o napędzie hybrydowym

Wino genetycznie modyfikowane

Ostatnia aktualizacja ( czwartek, 24 wrzesień 2009 )
< Poprzedni

Mambo is Free Software released under the GNU/GPL License.
Mambo 4.5.5 PL powered by MamboPL.com Team