«Для брожения вина нужны крепкие дрожжи», — говорит ведущий автор Энтони Борнеман из Австралийского научно-исследовательского института вина. «Винные дрожжи должны быть гораздо более устойчивыми к стрессу, чем штаммы, используемые в пивоварении или выпечке, например, чтобы справиться с очень высоким уровнем сахара и кислотности виноградного сока. Наши результаты показывают, что в настоящее время существует лишь ограниченная ветвь эволюционного древа дрожжей. используется в виноделии ».Дрожжи вносят свой вклад в аромат вина и могут даже стать компонентом «терруара» вина, то есть местных условий, которые придают вину его неповторимый вкус. Традиционно вино ферментируется естественными дрожжами, но это может давать противоречивые результаты от урожая к урожаю.
Для получения более предсказуемых результатов большинство виноделов в настоящее время используют чистые активные сухие заквасочные штаммы дрожжей, которые были произведены коммерческими поставщиками.Ученые из Австралийского научно-исследовательского института вина разрабатывают новые штаммы дрожжей, которые при брожении вина вносят свой вклад в разные вкусовые характеристики, включая усиленные цветочные ароматы. Чтобы лучше понять генетическое разнообразие, доступное для селекции новых типов дрожжей, авторы исследования секвенировали 212 штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Сюда входили коммерческие винные и пивоваренные закваски и штаммы, выделенные в результате естественного брожения вина и других алкогольных напитков.
Результаты показали, что практически все винные дрожжи были тесно связаны и несут лишь крошечную долю от общего пула генетического разнообразия S. cerevisiae. Например, большинство штаммов шампанских дрожжей из коллекции Prize de Mousse несут почти идентичные варианты генов.
Эти дрожжи, вероятно, произошли от одного предка или от инбредной наследственной популяции. На самом деле, десятки сортов, продаваемых разными компаниями, с генетической точки зрения практически невозможно отличить.Тем не менее между штаммами часто обнаруживались тонкие генетические различия, которые могут быть ответственны за их уникальные свойства ферментации и вкуса.
Также было несколько случаев серьезных различий. Например, четыре штамма несут уникальный набор генов, участвующих в производстве класса ароматических химикатов.
В другом примере несколько коммерческих штаммов, по-видимому, получены путем гибридизации со штаммами дрожжей, не относящихся к винным, и содержат кластер генов, обычно связанный с элевыми дрожжами.Однако общая картина разнообразия означает, что возможности для создания новых штаммов исключительно на основе винных дрожжей ограничены. Вместо этого, по словам Борнемана, необходимо будет ввести варианты генов путем гибридизации с другими разнообразными штаммами S. cerevisiae, такими как те, которые содержатся в естественных ферментациях африканского пальмового вина и других изолятов окружающей среды.
Например, дрожжи, используемые для приготовления японского саке, несут гены, которых нет в винных и элевых дрожжах. Эти гены позволяют дрожжам синтезировать собственные запасы микронутриентов биотина, а не полагаться на биотин, содержащийся в их источнике пищи.
Помимо использования в качестве ресурса для виноделов, выбирающих сорта дрожжей для ферментации и развития штаммов, последовательности генома обеспечивают платформу для многих типов генетических экспериментов, включая полногеномные тесты, которые могут связать конкретные варианты генов с определенным вкусом или характеристиками ферментации.«Мы надеемся, что лучшее понимание дрожжей позволит нам адаптировать эти организмы для конкретных целей, подобно тому, как мы вывели лучшие сорта одомашненных растений и животных на протяжении тысячелетий», — говорит Борнеман.