Виноград является одной из древнейших и наиболее важных садовых культур. Виноградно-винный аромат издавна представлял культурный и научный интерес.
Различные классы соединений, включающие аромат, являются результатом множества биосинтетических путей. Только недавно исследователи начали выяснять генетические механизмы, лежащие в основе биосинтеза и метаболизма летучих соединений винограда.
Имея около 8 миллионов гектаров виноградников по всему миру и ежегодное глобальное производство около 90 миллионов тонн, виноградная лоза является одной из самых важных садовых культур.
Только сравнительно недавно удалось выяснить роль определенных генов в происхождении аромата винограда и вина. Молекулярные маркеры были неоценимыми, помогая исследователям понять наследование целого ряда культурно и энологически значимых признаков, включая те, которые связаны со вкусом и ароматом.
Метки экспрессированных последовательностей также играют важную роль в идентификации генов, участвующих во вторичном метаболизме. Постоянные технологические достижения в области секвенирования, омики, биотехнологии и фенотипирования позволят исследователям понять генетические механизмы, лежащие в основе ароматов винограда и вина.
Хотя влияние условий окружающей среды на биосинтез и метаболизм летучих соединений может быть значительным, генотип при взаимодействии с окружающей средой ещё не был полностью изучен в винограде.
Виноградные ароматические соединения
Преобладающие соединения, способствующие профилю аромата виноградных ягод, делятся на следующие категории: моно- и сесквитерпены, метоксипиразины, производные фурана, продукты липоксигеназного пути и продукты фенилпропаноидного пути. Два класса соединений, важны в вине: норисопреноиды и летучие соединения серы, но обычно встречаются в качестве нелетучих предшественников в ягодах и требуют дополнительных модификаций для восприятия.
Во время виноделия и последующих процессов старения летучие соединения и их предшественники могут подвергаться ферментативным модификациям и самопроизвольным химическим превращениям. Дальнейшее химическое разнообразие вносят винные микроорганизмы и стареющие сосуды.
Эта сложность, наряду с чрезвычайно низкими концентрациями некоторых соединений, значительным влиянием окружающей среды и времени на летучие концентрации и состав, а также конъюгирование летучих соединений с нелетучими прекурсорами затрудняют исследование ароматических компонентов виноградных ягод.
Трудность усугубляется в характеристике генов, кодирующих ферменты, которые продуцируют ароматические соединения.
Несмотря на то, что по-прежнему остается много вопросов без ответа относительно биосинтеза ароматических соединений,
понимание вовлеченных генов постоянно улучшается.
Знание генов, участвующих в биосинтезе конкретного ароматического соединения, может помочь селекционерам выбрать желательные генотипы и повышает возможность модуляции экспрессии этих генов для достижения желаемого изменчивого профиля в полученном вине.
Многие сорта одомашненных однолетних культур сохранили большую часть разнообразия диких виноградных лоз. Клональное размножение отобранных сортов винограда позволяет распространить желательные генотипы.
Но это также ограничивает распространение потенциально ценных редких мутаций, таких как аллель устойчивости к мучнистой росе, обнаруженный у нескольких сортов. Во всем мире виноградарство характеризуется увеличением посадки небольшого числа элитных сортов, что приводит к ограниченной эксплуатации доступного генетического разнообразия. Мало того, что это недоиспользование генетических ресурсов приводит к тому, что виноградники подвержены воздействию насекомых и болезней, гены новых вкусовых соединений могут существовать у редких сортов и диких видов.
Понимание генетических основ аромата может способствовать применению генетического разнообразия для развития устойчивой и динамичной индустрии винограда и вина.