Виноград сорта каберне-совиньон сохраняет молекулярную память о своём происхождении спустя 400 лет, показало исследование

от

Около 400 лет назад скрещивание сортов каберне-фран и совиньон блан дало начало каберне-совиньон. Сегодня этот сорт является самым распространённым в мире, занимая доминирующее положение на виноградниках от Напы до Бордо. Новое исследование, проведённое в Калифорнийском университете в Дэвисе, показывает, что виноград до сих пор хранит своего рода генетическую память о своих родителях.

В отличие от однолетних культур, таких как кукуруза или пшеница, виноградные лозы размножают черенками, а не семенами. Каждая новая лоза — это, по сути, клон своего предка. Это означает, что каждая лоза каберне-совиньон, выращиваемая сегодня, генетически почти идентична растению XVII века.

«Если задуматься, это необычно по сравнению с большинством сельскохозяйственных культур, которые постоянно совершенствуются путём селекции», — сказал профессор Дарио Канту из Департамента виноградарства и энологии Калифорнийского университета в Дэвисе. «Мы до сих пор выращиваем растения, отобранные сотни лет назад, просто потому, что каберне-совиньон так любим».

Учёные давно задавались вопросом, сохраняются ли химические «переключатели», которые помогают контролировать включение и выключение генов, известные как эпигенетические метки, стабильными в течение сотен лет клонального размножения. Новое исследование под руководством Канту и опубликованное в журнале Genome Biology показывает, что они действительно сохраняются.

«Это модификации, которые не изменяют сам генетический код, а располагаются поверх него», — объяснил Канту. «Они могут передаваться от родителей, но также меняться по мере развития организма, взаимодействия с окружающей средой, стрессом или болезнями».

Команда использовала передовые методы секвенирования генома, чтобы оценить стабильность этих эпигенетических модификаций, которые могут влиять на такие признаки, как качество плодов и устойчивость к стрессам. Исследование стало первым, показавшим, что этот вид молекулярной памяти может сохраняться веками в клонированных культурах.

«Это как секвенирование идентичных близнецов в возрасте 90 лет и всё ещё обнаружение родительских подписей, которые они унаследовали, даже если их опыт и большая часть эпигенома изменились с возрастом», — сказал Канту.

Чтобы раскрыть это, учёные составили подробные карты генома каберне-совиньон и его родительских сортов — каберне-фран и совиньон блан. Они проанализировали несколько клонов каждого сорта и разработали сложную геномную модель, называемую фазированной последовательностью, которая более точно фиксирует тонкие генетические и эпигенетические вариации, чем традиционные справочные геномы.

Эта новая структура позволила исследователям проследить, как эпигенетические метки наследуются вместе с ДНК, и понять, как эти метки влияют на активность генов. Исследование показало, что клональные растения могут иметь незначительные различия от одной лозы к другой, но их основные эпигенетические паттерны или «генетическая память» остаются удивительно стабильными даже спустя столетия клонального размножения.

Это открытие может помочь учёным понять, как долгоживущие культуры адаптируются к окружающей среде и оставляют ли эти адаптации стабильные молекулярные метки. Канту отметил, что если некоторые эпигенетические реакции на жару, засуху или другие стрессы окажутся стабильными, их можно будет использовать в селекции.

«Если мы знаем, какие стрессовые эпигенетические изменения сохраняются, мы потенциально можем внедрить их, подвергая растения определённым условиям, и выбрать лозы, которые сохраняют эти полезные метки в течение длительного времени — без изменения их генетического состава и сохранения определяющих черт таких сортов, как каберне-совиньон», — сказал он.

Разработанная для этого исследования структура может быть применена ко многим другим многолетним культурам. Выявив, какие унаследованные маркеры сохраняются, учёные надеются направить селекционные программы на повышение устойчивости и качества.

Открытие также имеет исторический резонанс для Калифорнийского университета в Дэвисе. В 1997 году профессор и генетик Калифорнийского университета в Дэвисе Кэрол Мередит впервые определила каберне-фран и совиньон блан как родителей каберне-совиньон. Почти три десятилетия спустя команда Канту показала, что виноград до сих пор несёт молекулярные следы этого древнего скрещивания.

«Эта работа связывает классику Калифорнийского университета в Дэвисе с первым достижением Калифорнийского университета в Дэвисе», — сказал Канту. «Она показывает, что даже спустя столетия каберне-совиньон сохраняет молекулярную память о своём происхождении».

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте