Сорта винограда и клоны

Мы много говорим о клонах и сортах винограда. Но в чём содержание этих понятий и разница между ними?

Что есть сорт?

Давайте сначала дадим определение понятия сорт. Новый сорт винограда получается, когда виноградное семя вырастает в растение. Таким образом, около 1500 коммерческих сортов одного вида Vitis vinifera, выращиваемых по всему миру, являются результатом прорастания 1500 различных семян.

Пино нуар, каберне совиньон, шардоне, совиньон блан, мерло, сира, - каждый сорт винограда, который у нас есть сейчас, состоит из растений, которые произошли от одного семени и были сознательно отобраны, а затем размножались в течение столетий или тысячелетий людьми, которые отводили лозы или брали черенки. Это вегетативное размножение, в отличие от полового размножения.

Как говорит генетик винограда Жозе Вуйямоз, у каждого сорта есть отец и мать. Это всё, что вам нужно, чтобы создать новый сорт, и это единственный способ его создать.

Если вы возьмёте семя винограда шардоне и вырастите его, у вас будет новый сорт. Но если на протяжении сотен лет люди будут брать черенки винограда шардоне и продолжать их размножать, они останутся сортом шардоне.

Со временем, по мере того как виноградные лозы каждого сорта размножаются вегетативно, в их ДНК будут накапливаться спонтанные мутации. Одним из источников этих мутаций является сам процесс копирования: каждый раз, когда клетка делится митозом (в отличие от мейоза, который происходит во время производства пыльцы или семяпочек при половом размножении), новая цепь ДНК копируется с существующей. Есть молекулярные механизмы контроля копирования, но иногда они дают сбои.

Плюс экологические стрессы, которые могут вызывать мутации ДНК. Лозы на винограднике растут под лучами солнца, а значит, подвержены воздействию солнечной радиации. Виды изменений, которые могут произойти, включают изменения отдельных оснований в коде ДНК, вставки или делеции (удаления) фрагментов ДНК (так называемые «индели»: это структурные изменения) или перемещение генов (известные как мобильные генные элементы, МГЭ).

МГЭ ответственны за большую часть клоновых вариаций сортов винограда и составляют около 20% последовательностей ДНК у Vitis vinifera. Их активность усиливается под воздействием стрессовых факторов окружающей среды: становится очевидным, что они важны для адаптации растений к окружающей среде.

Наконец, существует эпигенетическая модификация, которая включает изменения в материале вокруг ДНК, но не в самой последовательности ДНК, влияя на включение и выключение генов. Эта модификация может наследоваться так же, как наследуются изменения ДНК. Эпигенетические изменения также позволяют виноградной лозе адаптироваться к окружающей среде, отчасти совместно с МГЭ.

Что есть клон?

Если на винограднике растут 10 000 лоз одного сорта, изначально генетически идентичных, с годами будут развиваться различные мутации, и между лозами возникнут определённые генетические различия. Большинство мутаций будут незаметны и, как правило, нейтральны или вредны. Если они возникают в клетке, не входящей в меристему почки (область быстрого деления клеток, в которой формируются новые части растения), это неважные случайности, поскольку не передаются через черенки. Но если они возникают в меристеме почки, они могут дать побег, обладающий свойствами, отличными от свойств остальной лозы. Поэтому изредка эти мутации окажутся заметны, и некоторые из этих видимых изменений будут желательны.

При черенковании некоторые лозы могут оказаться чуть-чуть лучше своих соседей, и если это связано с тонкими генетическими различиями (а не с небольшими различиями в терруаре, которые влияют на развитие лозы), то эти различия будут сохранены в процессе размножения.

Такой отбор приводит к появлению нового клона сорта. С течением времени может быть разработан ряд таких клонов. Но накопление мутаций не может произвести новый сорт винограда.

У вас может быть несколько клонов пино нуар, каждый из которых будет обладать заметно разными характеристиками, но они останутся пино нуаром.

Новый сорт производится только с материнской и отцовской особями (пол лозы), в результате чего получается семя, которое затем выращивается.

Кстати, часто пишут, что пино нуар генетически склонен к мутациям, потому что существует очень много различных клонов. Но доказательств этому нет. Изменчивость внутри сорта увеличивается с течением времени возделывания сорта (пино нуар — древний обитатель виноградников) и площадью под виноградниками, т.е. это игра чисел, учитывая широкое распространение пино нуар и зависящая от того, искали ли люди вариации целенаправленно для фиксации её в клонах на своих виноградниках.

Здесь есть интересный момент. Вы можете взять родителей определенного сорта, если они известны, и скрестить их, но вы не получите тот же сорт от этого скрещивания. Давайте возьмем шардоне в качестве примера. Его родители — пино и гуэ блан. Однако, если вы снова скрестите пино и гуэ блан, вы не получите шардоне! Это произошло однажды, но больше не повторится.

Другие сорта, включая алиготе, мелон де Бургонь и гамэ, тоже имеют этих родителей, и при этом все они довольно сильно отличаются. Вы получаете новый сорт. Генетическое смешение, которое произошло для создания шардоне, было уникальным событием; подобным образом я отличаюсь от своих сестёр и брата, и даже если бы у моих родителей было 3000 детей, у них никогда бы больше не было меня.

Кстати, если вы скрестите пино нуар с пино нуаром и вырастите семя от этого скрещивания, у вас всё равно не получится пино нуар. В процессе полового размножения произойдет некоторое генетическое смешение, которое приведёт к появлению нового сорта.

Согласно строгому определению «сорта» и «клона», пино нуар, пино гри и пино блан не являются отдельными сортами.

Их генетически невозможно различить с помощью любых ДНК-маркерных тестов, используемых для различения сортов винограда.

«Пино — это очень старый сорт винограда, который пережил множество «случайностей» в своей жизни — множество мутаций, — говорит Хосе Вуйямос. — Некоторые из них были впечатляющими, потому что изменили только цвет винограда и почти ничего кроме. Когда я провожу ДНК-профилирование пино нуар, пино гри и пино блан, анализируя, скажем, 10 или 12 различных участков ДНК, я не вижу, где произошла мутация цвета. Все они одинаковы по ДНК-профилю».

Как различают клоны?

Как же тогда различать клоны? Единственный способ — секвенировать весь геном. Один из проектов, направленных на это, в настоящее время реализуется в Южной Африке и французском регионе Луара, фокусируясь на сорте шенен блан. Йохан Бургер (Johan Burger) руководит южноафриканской стороной, а французскую исследовательскую группу возглавляет Патрис Тис (Patrice This). Они используют секвенирование нового поколения, чтобы попытаться разделить клоны, изучая весь геном без использования предопределенных маркеров.

Аналогичная работа была проведена с шардоне в Австралии, где 1620 маркеров позволяют различить 15 клонов шардоне и подтвердили, что родительскими сортами являются гуэ блан и пино нуар.

Исследовательская группа собрала геном зинфанделя в Калифорнии и секвенирует 15 его клонов. В Испании аналогичным образом работают с мальбеком. Цель таких проектов — изучить накопленные мутации в разных клонах и разработать соответствующий генетический анализ.

Патрис Тис, французский партнёр проекта, начал работать над генетическим разнообразием винограда почти 30 лет назад и очень хочет участвовать в проекте, сравнивающем эволюцию клонового разнообразия во Франции и Южной Африке. «Клоновые вариации возникают только после экстремальной репликации материала, — говорит он, — когда можно увидеть морфологические различия, вызванные вариацией последовательностей или эпигенетическими модификациями».

Референтный геном виноградной лозы — PN40024, секвенированный в 2007 году. Чтобы упростить задачу секвенирования, исследователи из Кольмара (Эльзас) многократно проводили повторное скрещивание пино нуара с самим собой, поэтому этот PN40024, вообще-то, нельзя назвать пино нуаром (помните: каждый раз, когда лоза спаривается подобным образом, даже если это один и тот же сорт, создаётся новый сорт).

К счастью, с тех пор методы секвенирования значительно усовершенствовались, и теперь гораздо дешевле и проще секвенировать всю ДНК виноградной лозы. В рамках проекта «Шенен» это делается следующим образом: ДНК извлекается из листьев (это проще), а затем делятся на длинные фрагменты с помощью Sequel II (средний размер 20 000 пар оснований). Затем эти фрагменты секвенируются и сопоставляются своим точным позициям с помощью референтного генома. Это всё ещё довольно сложная задача, поскольку геном виноградной лозы состоит из 500 миллионов пар оснований, распределенных по 19 хромосомам. Хромосомы парные, поэтому необходимо сопоставить два гаплотипа. Это связано с тем, что гены получены от обоих родителей, саваньена и фриулано. Это создаёт референтный геном для сравнения клонов.

Следующий шаг — секвенирование клонов для сравнения. На этот раз ДНК извлекается и секвенируется короткими фрагментами с помощью Illumina. Средний размер фрагментов составляет 150 пар оснований, поэтому их много. Затем они сопоставляются только что созданному референту, и клоны сравниваются в разных позициях. Работа продолжается.

Тот факт, что члены семейства пино технически не являются отдельными сортами, поднимает интересный вопрос. С научной точки зрения у нас есть непреложное определение сорта: лоза, выращенная из семени. Но функционально мы не можем с этим жить в мире вина, когда речь идёт о пино. Мутации цвета кожицы почти всегда являются клоновыми различиями, вызванными переносимыми элементами или генетическими делециями (потерей частей хромосомы), но большинство людей не могут этого понять и автоматически считают их новыми сортами. И на практике, с точки зрения вина как продукта, нет практического смысла считать пино нуар и пино гри одним и тем же сортом.

Юридически члены группы пино также не являются взаимозаменяемыми. Попробуйте добавить пино блан в красное бургундское AOC, и вам будет трудно аргументировать свою позицию. Так что в этом случае нам, возможно, придётся сделать исключение.

Ещё один пример — пино менье, называемый просто менье в Шампани. Еще раз, по науке – это новый клон пино нуар. Просто это химера: эпидермальный слой клеток (слой L1; всё остальное относится к слою L2) содержит мутацию, влияющую на выработку фитогормона гиббереллина. Именно он отвечает за «пушистость» мино менье. Обычные методы ДНК-маркирования не позволяют отличить пино нуар от пино менье.

Не путать с гибридами

Клонирование не следует путать со скрещиванием или гибридизацией. Скрещивание происходит, когда родительскими растениями лозы являются два разных сорта одного вида, обычно в результате перекрёстного опыления, хотя Германия и Южная Африка славятся своими искусственными скрещиваниями. Одним из самых известных представителей этой категории является каберне совиньон, гибрид каберне фран и совиньон блан.

Гибриды, с другой стороны, представляют собой комбинации двух разных видов. Как и клонирование, это часто делается для повышения устойчивости винограда к болезням.

Оригинал статьи: "What is a grape variety? What is a clone? "
Перевод: Илья Настенко
Июль 2025