Chardonnay gehört zu den beliebtesten und bekanntesten Weinen der Welt. Die Gene der Traube wurden vor Jahrhunderten im Wesentlichen von einer einzigen Pflanze in Ostfrankreich weitergegeben. Diese genetische Konsistenz kann als eine gute Sache angesehen werden, da sie die Traube erkennbar hält. Seine Gene sind aber auch dafür verantwortlich, wie es auf die Umwelt reagiert, einschließlich der Schädlinge und Krankheiten, die in jedem Weinberg vorkommen.

Eine solche globale Geißel ist der sogenannte 'Falsche Mehltau', ein pilzartiger Erreger, der Früchte verrotten und die Blätter einer Pflanze abstreifen kann, sodass ihre Trauben nicht genug Zucker produzieren können, um zu gutem Wein zu fermentieren.

In der Heimatregion einer Rebe hat die Pflanze möglicherweise eine natürliche Resistenz gegen Falschen Mehltau und andere Krankheiten entwickelt. Wenn Winzer jedoch alte Sorten in neuen Weinregionen versenken, sind die Reben möglicherweise besonders anfällig für lokale Seuchen.

Ein Beispiel? New Jersey. Der Staat ist vielleicht nicht besonders für Wein bekannt, aber die Produktion hat in den letzten Jahren zugenommen. Ein Hauptproblem sind die heißen und feuchten Sommer in New Jersey, ein perfektes Rezept für Fäulnis.

Peter Oudemans, Professor, Abteilung für Pflanzenbiologie und Pathologie, Rutgers University / Foto mit freundlicher Genehmigung der Rutgers University

'Jeder Weinberg in New Jersey hat mit Falschem Mehltau zu tun', sagt Peter Oudemans, Pflanzenpathologe an der Rutgers University. 'Es ist eine häufige und ziemlich verheerende Krankheit.'

Falscher Mehltau kann noch schlimmer werden wie Klimawandel ändert sich Weinregionen auf der ganzen Welt.

Derzeit halten sowohl konventionelle als auch Biobauern ihre Reben durch eine Kombination von Praktiken wie Beschneiden und Pestiziden krankheitsfrei.

In New Jersey sprühen Winzer 6 bis 12 Mal pro Saison Fungizide, um Falschen Mehltau zu bekämpfen, so das New Jersey Center for Wine Research and Education. Aber eine neue Technik, CRISPR (Abkürzung für Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) kann es Wissenschaftlern ermöglichen, die Gene von Chardonnay so zu optimieren, dass sie gegen Falschen Mehltau resistent werden.

Es gibt aber noch eine andere Option. Chardonnay-Fans mögen es vielleicht nicht, aber warum nicht die Traube wegwerfen und nach neuen lokalen Sorten suchen?

„Ich hoffe, dass wir die Anlage intern so konstruieren können, dass Infektionen reduziert werden“, sagt Rong Di, Pflanzenpathologe und Molekularbiologe bei Rutgers. Ihr Team testet CRISPR an einer Rebsorte namens Dijon Chardonnay 76. Die Finanzierung der Arbeit erfolgt durch das National Institute of Food and Agriculture, das Teil des US-Landwirtschaftsministeriums ist.

'Der Pilz wird immer da sein', sagt Di. 'Aber wenn die Pflanzen resistent werden können, müssen wir nicht so viel sprühen.'

Aber werden die Verbraucher eine neue und manchmal kontroverse Technologie akzeptieren, um eine alte Tradition zu retten? Wenn nicht, was ist die Alternative?

Nahaufnahme von Weinrebeblatt, das von Falschem Mehltau betroffen ist ( Plasmopara viticola ) / Getty

Eine CRISPR-Traube

Gene sind eine grundlegende Blaupause des Lebens, ein Code, der Anweisungen gibt, wie ein Lebewesen aussehen und funktionieren wird. Gene sind auch vererbbar. In der traditionellen Traubenzüchtung werden Trauben gekreuzt, um bestimmte Eigenschaften anzunehmen.

Aber traditionelle Zucht kann eine Schande sein. Züchte für ein beabsichtigtes Merkmal, und du könntest ein anderes wichtiges verlieren. Wenn Züchter beispielsweise versuchen, die Umweltverträglichkeit einer Traube zu verbessern, riskieren sie, ihre Aromen zu ändern.

„Chardonnay wird weltweit hoch geschätzt. Die Leute wissen und erkennen, wie Chardonnay schmeckt “, sagt Oudemans. 'Wenn Sie jetzt anfangen, sich mit Chardonnay in Bezug auf die konventionelle Zucht herumzuschlagen, werden Sie das Geschmacks- und Geruchsprofil so ändern, dass es möglicherweise kein Chardonnay mehr ist.'

„Die Erzeuger und der Markt sind alle darauf eingestellt, bestimmte beliebte Sorten zu akzeptieren - Merlot, Chardonnay, Cabernet. [Meine Trauben] mögen Eigenschaften haben, die Elite-Sorten ähneln könnten, aber dies wären völlig neue Sorten. “ - Bruce Reisch, Genetiker, Cornell University

CRISPR verfolgt einen radikal anderen Ansatz. Es ist eine Art von Gen-Editing, oft verglichen mit einem biologischen Textverarbeitungsprogramm. Wenn Gene ein Code sind, können Wissenschaftler mit CRISPR kleine Teile dieses Codes hinzufügen, löschen oder ersetzen.

Di möchte CRISPR verwenden, um Chardonnay-Gene so zu bearbeiten, dass die Rebe dem Falschen Mehltau widersteht und im Wesentlichen bestimmte Gene ausschaltet, um es dem Pilz zu erschweren, die Pflanze zu ergreifen.

Traditionen ändern?

Die ersten Laborergebnisse von Di werden bereits veröffentlicht, aber dies sind Proof-of-Concept-Experimente an einer blühenden Pflanze namens Arabidopsis , die mit Senf verwandt ist. Wissenschaftler verwenden Arabidopsis als Labormodell, auch weil es in Innenräumen leicht zu züchten ist und einen schnellen Lebenszyklus hat. Laut Di hat die CRISPR-Version dieser Pflanzen „Resistenz“ gegen eine für diese Art einzigartige Art von Falschem Mehltau gezeigt.

Es werden noch viele weitere Experimente erforderlich sein, um CRISPR-Trauben im Labor und in experimentellen Gewächshäusern zum Laufen zu bringen. Wenn überhaupt, wird es noch länger dauern, bis die Trauben die Weinberge von New Jersey erreichen. Neben den technischen Realitäten und der Frage, ob die Verbraucher die Praxis annehmen, kann die Technologie auch konfrontiert sein regulatorische Hürden .

Es gibt aber noch eine andere Option. Chardonnay-Fans mögen es vielleicht nicht, aber warum nicht die Traube wegwerfen und nach neuen lokalen Sorten suchen?

Bruce Reisch, Genetiker und Weinzüchter an der Cornell University, tut genau das.

Bruce Reisch bestäubt Traubenblumen / Foto mit freundlicher Genehmigung der Cornell University

Reischs Team untersucht die DNA weniger bekannter Weintrauben, um Gene zu finden, die eine natürliche Resistenz gegen Falschen Mehltau und andere Krankheiten bieten. Anschließend kreuzen die Wissenschaftler die resistenten Trauben mit bekannten Gegenstücken, um Nachkommen zu schaffen, die in der Region sowohl schmackhaft als auch leichter zu züchten sind.

„Die Erzeuger und der Markt sind alle darauf eingestellt, bestimmte beliebte Sorten zu akzeptieren - Merlot, Chardonnay, Cabernet“, sagt Reisch. Seine Trauben sind anders. 'Sie haben möglicherweise Eigenschaften, die Elite-Sorten ähneln könnten, aber dies wären völlig neue Sorten.'

Einen Markt für diese unbekannten Trauben zu finden, kann eine Herausforderung sein. Weinkäufer können etwas Neues übergehen. Aber Reisch sagt, es lohnt sich. Die meisten der heute beliebten Trauben sind enge Cousins, anfällig für Krankheiten und ohne Pestizide schwer anzubauen.

Mehr genetische Vielfalt würde zu einem gesünderen Bestand führen, sagt Reisch, was langfristig für den Weinbau von Vorteil ist.

Ist es ein GVO?

Wie die meisten Wissenschaftler, die mit CRISPR arbeiten, argumentiert Di, dass ihre Arbeit nichts mit gentechnisch veränderten Organismen (GVO) zu tun hat, ein Begriff, der kontrovers diskutiert wird.

Während die Bedeutung von GVO ist nicht immer klar , bezieht sich normalerweise auf eine Technik, die genetische Informationen von einer Art nimmt und sie in die DNA einer völlig anderen einfügt.

In mancher Hinsicht kann sich CRISPR stark von diesen älteren GVO-Techniken unterscheiden, da es verfeinerte genetische Veränderungen ermöglicht.

Einige der häufigsten GVO sind mit Genen modifiziert, die bakterielle Toxine produzieren, die bestimmte Insektenschädlinge abtöten, oder mit Genen, die Pflanzen gegenüber dem Herbizid Glyphosat, auch Roundup genannt, tolerant machen.

In mancher Hinsicht kann sich CRISPR stark von diesen älteren GVO-Techniken unterscheiden, da es verfeinerte genetische Veränderungen ermöglicht. Anstatt einen Teil des genetischen Codes einer anderen Art einzufügen, kann CRISPR nur ein kleines Stück Code innerhalb der Zielpflanze ändern.

Während CRISPR kleinere Änderungen zulässt, könnte es dennoch verwendet werden, um drastischere Änderungen vorzunehmen. Dazu gehört das Einfügen von Genen anderer Arten, sagt Jennifer Kuzma, Professorin für Wissenschafts- und Technologiepolitik und Co-Direktorin des Zentrums für Gentechnik und Gesellschaft an der North Carolina State University.

'Ich glaube nicht, dass man etwas über Gen-Editing oder CRISPR verallgemeinern kann', sagt sie.

CRISPR-Befürworter konzentrieren sich in der Regel auf die subtileren Möglichkeiten, wie eine Pflanze verändert werden kann, während diejenigen, die sich gegen Biotech-Lebensmittel aussprechen, die drastischeren Möglichkeiten unterstreichen.

'Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen', sagt Kuzma. 'Und es kommt auf die Anwendung an.'

Dis Arbeit beinhaltet relativ kleine Änderungen, eine bewusste Entscheidung, um Kontroversen zu vermeiden.

'Es gibt soziale Bedenken für GVO', sagt sie. 'Die Debatte ist schon da.'

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