זה מראה מוכר באוניברסיטאות ובמוסדות יינולוגיים ברחבי הארץ: שורות גפני ענבים המייצגות שנים של עבודה, כל אחת בתקווה לשנות את תעשיית היין לטובה.

במבט ראשון, לא נראה שטכניקות גידול ענבים השתנו הרבה במשך מאות שנים. מגדלים מפרים גפן אחת עם אבקה של אחר, בתקווה ליצור צאצאים שיעמדו במחלות וייצרו ענבים איכותיים.

אך מאחורי הקלעים, מחקר גידול ענבים מסתמך יותר ויותר על מחשבים המנתחים נתונים גנטיים. התקווה היא שהדבר יגדיל את קצב פיתוחם של זני ענבים חדשים ויבטיח את חיוניות ענף ייצור היין.

'אני משתמש באנלוגיה של 23andme כשאני מנסה להסביר מה אנחנו עושים', אומר ד'ר דריו קנטו, פרופסור חבר לגידול גפנים ואנולוגיה באוניברסיטה. אוניברסיטת קליפורניה, דייוויס. 'כל החברות האלה שנותנות את מוצאך ואת הסבירות שלך לחלות ממחלות מסוימות - אני חושב שזה מה שאנחנו עושים, תוך שימוש בכלים דומים לחברות האלה כדי להבין במהירות גנים בענבים איטלקיים.'

ד'ר קנטו משתמש במחשבים כדי לנתח את ההרכב הגנטי של זני ענבי יין כדי להבין את ההבדלים האחראים למאפיינים שונים. לאחר מכן יכולים המגדלים לנסות לשלב תכונות רצויות ליצירת זנים מקוריים העשויים להיות עמידים יותר בפני מחלות ובצורת, ולהציע טעמים חדשים וייחודיים.

האם המדע יכול להציל את היינות המועדפים עלינו?

'אני לא מגדל בעצמי,' אומר ד'ר קנטו. 'אני משתף פעולה עם אנדי ווקר [חבר סגל באוניברסיטת UC-Davis]. הוא המגדל. אנו משלימים זה את זה במובן שהוא המגדל המסורתי ואני איש המחשבים, ולכן אני עוזר לו להבין את הגנטיקה של כמה מהתכונות שהוא מעוניין בהן.

'אז מה שאנדי עושה זה לסנן אוכלוסיות טבעיות של ענבי בר לצורך עמידות למחלות - בפני טחב אבקתי וכו '- ואז הוא מנסה להכניס תכונות אלה לזנים מעובדים. אני עוזר לו להבין את הבסיס הגנטי של התכונות האלה. '

הכנת ענבים בדרך המיושנת

באופן מסורתי, מגדל היה בוחר שני צמחי אב עם תכונות רצויות, או פנוטיפים. לדוגמא, אחד ההורים עשוי להיות בעל ענבים גדולים, אך סובלנות נמוכה למחלות, בעוד שלשני יכול להיות ענבים קטנים יותר, אך להיות עמידים בפני טחב אבקתי. במקרה זה, על ידי חציית צמחים אלה, המגדלים היו מחפשים צאצאים בעלי התכונות הרצויות של גרגרים גדולים ועמידות למחלות.

לאחר שהמגדל השתמש באבקה מההורה הגברי כדי להפרות את ההורה הנשי, הזרעים שנוצרו נטועים. זה ייקח ארבע עד שש שנים עד שהצמחים יניבו פרי ויבחנו אותם.

המלכוד? לא מובטח שאף אחד מהצאצאים יירש את התכונה הרצויה. באופן פוטנציאלי, שנים של עבודה ממש יכולות להיות חסרות תועלת.

ד'ר לאנס קאדל-דוידסון (עומד) וד'ר אבי קרן, מנתחים נתונים גנטיים בקנה מידה גדול לתכונות ענבים חיוביות

מתן טבע שדרוג

גידול בעזרת מרקרים הוא דרך בה משתמשים במחשבים במחקר ענבים, חלק מרכזי בשטח פרויקט VitisGen2 . שיטה זו משתמשת בנתוני DNA כדי לעזור למגדלים לבחור אילו שתילי ענבים יש לשמור. המטרה היא לפתח צמחים עם ענבים בעלי טעם טוב יותר ועמידים יותר בפני מחלות ומזיקים.

'בתוכניות גידול גפנים יש לנו כל כך הרבה נתונים', אומר ד'ר אבינש קרן, מקורב למחקר פוסט-דוקטורט לביולוגיה חישובית וגנטיקה כמותית אוניברסיטת קורנל . 'יש נתונים גנטיים, הכוללים נתוני רצף דנ'א ונתוני פנוטיפ. נתוני פנוטיפ יכולים להיות [תכונות פיזיות כמו] עמידות למחלות, איכות פרי או התאמות כמו סובלנות לקור. '

קרן אומר כי כוח מחשוב גבוה הוא חיוני בכדי לנתח את נפח המידע המדהים שנוצר מתוכנית כמו VitisGen2.

גידול בעזרת מרקרים מבקש לייעל את תהליך הרבייה. ראשית, החוקרים אוספים פנוטיפ ונתונים גנטיים לגפני ענבים ספציפיים. המידע מוכנס למסד נתונים, והחוקרים משתמשים בכלים כדי לקבוע איזה רצף גנטי, או סמן, קשור לתכונה מסוימת. ואז, על ידי חיפוש של סמן זה ב- DNA של הצמח, הם יכולים לקבוע אם הוא בעל האיכות הרצויה.

מדוע ענבים היברידיים עניינים

קרן משווה את התהליך לדפדוף בספר ולחיפוש אחר כמה מילות מפתח במקום לקרוא את כל הטקסט.

לאחר זיהוי התכונה הרצויה, מגדלים מצליבים בטכניקות קונבנציונליות ושותלים את הזרעים שנוצרו. במקום להמתין מספר שנים עד שהגפן תניב פרי, מגדלים יכולים לראות אם הגפנים נושאים את הגן הרצוי בתוך חודשים.

לאחר שתילים הם בני כמה חודשים, ניתן לנתח את רקמת העלה כדי לראות אם הצמח ירש סמן DNA מסוים. אם כן, המגדל יכול להמשיך לגדל את הגפן. אם לא, ניתן להשליך אותו.

'[בחירה בעזרת מרקר] תעזור למגדל לחסוך זמן, כסף ומקום', אומר קרן. 'זה ההבדל הגדול, בשימוש בכל המידע הזה ובניתוחו, בכל שיטת [רבייה] קונבנציונאלית.'

מה צופן העתיד?

כיצד ישפיע גידול ענבים בעזרת מחשבים על צרכני היין? קרן אומר כי גפנים עמידות בפני מחלות או מותאמות טוב יותר לאקלים משתנה יבטיחו כי ייננים יקבלו את הענבים הדרושים להם כדי לענות על הביקוש הגובר של הצרכנים.

'הייתי אומר שהעבודה שאנחנו עושים בהחלט הולכת לעזור למגדלים [ענבים], על ידי חיסכון בזמן וכסף ו [עזרה להם בקבלת החלטות יעילות יותר', אומר קרן. 'הם יהיו מסוגלים לספק מוצר טוב יותר שיעזור לייצר יין באיכות טובה יותר.'

האמת שמאחורי היינות האהובים עליך

ד'ר קנטו אומר כי בנוסף לפיתוח זני ענבים חדשים, חשוב להבין את החומר הגנטי של זנים קיימים, אך פחות מוכרים.

'אנו מדברים רבות על האופן שבו שינויי אקלים יהרסו את גידול היין ויינות היין, אך אנו יכולים לחקור את הזנים הזמינים', הוא אומר. 'יש אלפי כאלה שם בחוץ. ישנם [כמה] שהותאמו לטיפוח באקלים חם ויבש מאוד, כמו דרום איטליה או דרום ספרד. הם מותאמים הרבה יותר טוב לסביבה שאנחנו מתמודדים איתה עכשיו, ואולי אפילו יותר לזו שאנחנו מתמודדים בה בעתיד.

'מה שנמצא על המדפים שלנו יהיה בעל שמות שונים ותוויות שונות. אבל זה יכול להיות אפילו טוב יותר ממה שיש לנו כרגע. '

גלה מידע נוסף על האופן שבו המדע מוביל משקאות לעתיד בגיליון היין והטכנולוגיה שלנו.