Тенденции современной селекции винограда

0
111940
OLYMPUS DIGITAL CAMERA

Виноградно-винодельческая  отрасль в настоящее время сталкивается со множеством проблем, влияющих на рынок вина и предпочтения потребителей. Наиболее значимой среди них является так называемое глобальное изменение климата, что определяет необходимость адаптации культуры винограда к биотическим и абиотическим стрессам.

Анализ докладов последней международной конференции по селекции винограда в США (2010),  Бейджине (Китай, 2015) и Бордо (Франция, 2019 год) позволяет выделить несколько направлений, на которых создаются сорта завтрашнего виноградарства мира. При этом следует отметить, что основным приоритетом селекции являются разнообразные аспекты устойчивости при одновременном сохранении или улучшении качества. В методическом отношении наблюдается переход к использованию ДНК-маркеров широкого спектра признаков устойчивости и качества, которые дают возможность раннего отбора селекционного материала еще до того, как виноград вступит в плодоношение, а значит – ускорения селекционного процесса и повышения его эффективности.

Биотические и абиотические стрессы являются движущими силами для селекции  устойчивых и более адаптированных к условиям местности сортов винограда. Спрос  на новые сорта растет, в частности, из-за  климатических изменений и повышенного спроса на экологичность продукции. Селекционеры винограда начинают задумываться о последствиях изменения климата и увеличения численности населения, делая  неизбежный вывод:  для виноградарства будет меньше воды на орошение, учитывая необходимость выращивания основных продовольственных культур. Исходя из этого, в ряде стран разрабатываются программы селекции подвойных сортов винограда с высокой устойчивостью к засухе и засолению. Программа селекции подвойных сортов винограда университета Дэвис (Калифорния) включает систему быстрого тестирования подвоев на солеустойчивость, использование широкого спектра генетических ресурсов винограда  (V. acerifolia, V. arizonica, V. berlandieri, V. doaniana и V. girdiana). И, конечно, проводятся активные исследования по подбору соответствующих ДНК-маркеров признаков засухоустойчивости подвойных сортов винограда.

Продолжает оставаться актуальной селекция винограда на морозоустойчивость с использованием Vitis amurensis, который  устойчив к низким температурам до –40°C.  V. amurensis обладает высокой устойчивостью ко многим грибным заболеваниям винограда.  Вина, изготовленные из этого винограда, имеют необычный цвет, аромат и вкус, сильно отличающиеся от вина из винограда V. vinifera, и содержат большое количество биоактивных природных веществ, которые оказывают важное влияние на снижение кровяного давления, замедление старения, профилактику сердечно-сосудистых заболеваний и т. д.

В Китае культивируется самая большая в мире площадь V. amurensis – около 5000 га, и китайские селекционеры широко используют этот вид в селекции устойчивых сортов винограда.

Селекционеры Канады для выведения морозоустойчивых сортов использовали для скрещивания вид V. riparia, а также разработали ДНК-маркеры для идентификации генов, отвечающих за морозоустойчивость.

В отношении устойчивости  и сохранения типичности вина в условиях климатических изменений в среднеперспективных и долгосрочных программах адаптации выделяют направление регулирования прохождения фенофаз, что позволяет замедлить  созревание винограда. Изучение фенологических признаков винограда, таких, как время цветения и созревания, приобретает все большее значение в последние несколько лет. С точки зрения  изменения климата сорта с более поздними сроками  цветения и созревания могут оказаться более выгодными в виноградарстве. Для проведения селекции на эти признаки  выявляются  их генетические ДНК-маркеры, но они до сих пор  немногочисленны. Так, были идентифицированы и охарактеризованы несколько генов, контролирующих время цветения, однако комплекс генов контроля времени цветения у Vitis полностью пока еще неизвестен. В Германии проводятся  работы по применению ДНК-маркера UDV-052-165 для оценки периода созревания культивируемых в стране сортов винограда. Уже первые полученные результаты были обнадеживающими – маркер позволил обнаружить вариант гена (аллель), ответственный за раннее созревание винограда. Этот аллель  был обнаружен у 50% сортов, которые созревают в первый–второй неделе сентября и только у 19% сортов, которые вызревают в третью неделю сентября,  в группе  поздних сортов он вообще не был обнаружен.

В меняющемся климате сроки начала  и окончания вегетации  являются критическими параметрами, определяющими устойчивое производство винограда. Учеными была сделана попытка выявить ДНК-маркеры таких важных признаков, как начало распускания, рост побега, прекращение роста в ответ на уменьшение фотопериода и ряда других. Установление генетической взаимосвязи этих сложных признаков цикла роста даст информацию, необходимую для идентификации ключевых генов и создания маркеров для селекции устойчивых сортов в меняющихся климатических условиях.

Как и в предыдущие 5 лет, основное внимание уделяется созданию сортов, устойчивых одновременно к мильдью и оидиуму. Все сорта Vitis vinifera чувствительны к мильдью  (Plasmopara viticola) и оидиуму  (Uncinula necator). Альтернативой применению фунгицидов против этих двух болезней  было использование сортов винограда, устойчивых к патогенам. Одна из селекционных программ Италии,  направленная ​​на пирамидизацию (объединение в одном генотипе) генов, определяющих устойчивость к мильдью и оидиуму, привела к получению более 1000 растений, каждое из которых после полевой оценки может стать основоположником нового сорта.

Американским исследователям удалось объединить в одном генотипе по  два локуса Rpv (гены устойчивости к милдью) и два локуса Run/Ren (гены устойчивости к оидиуму), а 6% полученных селекционерами генотипов содержат по три локуса Rpv и три локуса Run/Ren. В настоящее время проводится отбор нескольких генотипов, несущих одновременно до семи R-локусов – участков ДНК, несущих гены устойчивости.

Следует отметить, что ранее  проведенные во Франции испытания показали,  что все сорта-кандидаты, полученные технологиями пирамидирования генов,  достигают очень высокого уровня устойчивости к милдью и оидиуму в условиях естественного заражения. Треть из них демонстрирует одновременно технологичность и  высокое качество вин, сопоставимое с качеством контрольных сортов винограда (Шардоне, Мерло). Ожидается, что новые сорта позволят уменьшить среднюю частоту обработок с 12, которые сейчас используются для традиционных сортов в европейских виноградарских странах,  до 2 в будущих системах защиты виноградников.

Отвечая на вопрос, скоро ли будут коммерциализованы эти сорта, нужно учесть, что часть локусов устойчивости наследуются в комплексе с положительными агробиологическими признаками продуктивности и качества,  что позволяет использовать их для непосредственного выведения новых  сортов. Часть  локусов устойчивости не может обеспечить такого комплексного наследования, поэтому при использовании их в селекции необходимо несколько  скрещиваний и этапов отбора  для улучшения урожайности и качественных признаков.

Одновременно с генеральным направлением – пирамидированием генов устойчивости к милдью и оидиуму, то есть объединением их в одном генотипе – ученые пытаются найти ДНК-маркеры, которые контролируют строение грозди. Рыхлая гроздь винограда является желательным признаком в селекции винограда, поскольку она уменьшает инфицирование грибными патогенами в результате лучшего проникновения фунгицидов и лучшего воздухообмена внутри виноградной грозди. В настоящее время начаты исследования по поиску молекулярных ДНК-маркеров,  которые контролируют строение грозди. Для этого использовали как растения от скрещивания сортов компактными и рыхлыми гроздями, так и клоны сорта  «Пино нуар» (также с рыхлыми и компактными гроздьями), выделенные в трех разных винодельческих регионах Германии. Выделенные в опыте гены были повторно проанализированы, но уже на более широком спектре сортов и клонов; в результате были выявлены 2 гена, которые контролируют признак рыхлой и компактной грозди соответственно.

Хотя селекция на устойчивость к милдью и оидиуму – это трендовое направление, не менее важным является также селекция на устойчивость к грибным болезням многолетней древесины винограда. Ученые Бразилии с этой целью использовали селекцию подвойных сортов винограда, которые помогут винограду устоять против возбудителей болезней отмирания, обитающих в почве виноградника. В США продолжаются попытки селекции на устойчивость к болезни Пирса, которая значительно ограничивает выращивание сортов винограда на основе Vitis vinifera на юге страны и вызывается бактерией Xylella fastidiosa. Селекционеры использовали в качестве донора устойчивости к болезни вид V. Arizonica, интересный тем, что несет один доминантный ген устойчивости к болезни Пирса, в то время как у остальных видов этот признак является полигенным. Было получено 2000 устойчивых сеянцев от скрещивания с этим видом, проведены полевые испытания в зоне эпидемиологического распространения болезни Пирса и получены обнадеживающие результаты.

Необходимо также упомянуть, что молекулярные ДНК-маркеры используются для селекции и на качественные признаки, например, при их помощи можно оценить селекционный материал на окраску ягод и аромат, в том числе мускатный. Каждый сорт винограда имеет уникальный набор антоцианов – пигментов, обеспечивающих окраску ягоды, состав и концентрация которых в кожице  ягод определяют цветовые вариации винограда. Были разработаны праймеры для выявления генов, ответственных за окраску ягод (гены VvMYBA1 и VvMYBA2), что позволило селекционерам быстро определять потенциальную окраску ягод потомства от скрещивания. 

Монотерпены считаются одним из основных классов летучих ароматических компонентов многих сортов винограда и типичны для фруктовых и цветочных белых вин. Сортовой характер вин во многом зависит от вида и количества монотерпенов. Идентификация генов, которые отвечают за синтез отдельных монотерпенов, позволяет идентифицировать  терпенсинтазы винограда, при этом был выявлен ген, который определяет различие между ароматическими и неароматическими сортами винограда, что будет использовано в селекции на аромат при помощи ДНК-маркеров.

По материалам 10-й, 11 й и 12-й Международных конференций винограда, Женева (США, 2010), Бейджин (Китай, 2015), Бордо (Франция, 2019)

Н.А. Мулюкина, заместитель директора по научной работе ННЦ «Институт виноградарства и виноделия имени В.Е. Таирова» НААН Украины

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here