Использование генетических и энологических маркеров при селекции отечественных штаммов дрожжей-сахаромицетов, для адаптации к хересному виноделию
Year: 2024
Type: conference-paper
Abstract: Херес или шерри – особая группа креплёных вин, изначально производимых в Испании из различных сортов белого винограда. «Херес» является торговой маркой вина, контролируемой по происхождению регионом Испании – Андалуссии, однако вина такого типа производятся с начала XX в. и в России. Отличительной чертой хересных вин является особый вкусовой букет, что обусловлено явлением хересования – ферментативным окислением этилового спирта в ацетальдегид [1]. Такой специфический вид выдержки вина происходит под дрожжевой плёнкой S. сerevisiae [2], называемой флор. Однако остается не совсем понятным, встречаются ли хересные штаммы дрожжей произвольно в природе на диких сортах винограда или они селектируются в производственных условиях.До недавнего времени в практике отечественного виноделия применялись исключительно классические методы селекции винных штаммов. Неизбежный прогресс в области сравнительной геномики позволяет понять происхождение хересных штаммов, их эволюцию и разработать систему определения генетических маркеров для отбора перспективных штаммов S. сerevisiae для хересования [1, 3].Целью наших исследований был отбор новых природных штаммов дрожжей S. cerevisiae для производства вин типа Херес пленочным способом с использованием молекулярно-генетических маркеров в сочетании с энологическими характеристиками. В работе изучались 143 штамма дрожжей рода Saccharomyces – 96 природных изолятов, выделенных из образцов винограда в разных климатических зонах Республики Крым и в Ростовcкой области и 47 штаммов из коллекции микроорганизмов виноделия (КМВ) «Магарач», не рекомендованных для производства хереса.Генотипирование штаммов по маркерам ITS, FLO11 и YDR379C-Ac проводили по методике, описанной нами ранее [1]. Препараты ДНК получали из лиофильно высушенных дрожжевых клеток, используя смесь фенола с хлороформом по методу, описанному в работе [4]. Для молекулярно-генетической идентификации и отнесения образцов к винным или хересным штаммам дрожжей использовали метод ПДРФ-анализа ПЦР-фрагментов рДНК, включающих два внутренних транскрибируемых спейсера ITS1 и ITS2 и ген 5,8S рРНК [5]. Полученные фрагменты обрабатывали рестриктазой HaeIII. Для винных штаммов S. cerevisiae характерно образование фрагментов размером 311, 230, 172 и 128 п.н.; для хересных – 311, 230, 148 и 129 п.н.Полиморфизм промотора гена FLO11 (полноразмерный и укороченный, с делецией 111 п.н., варианты), выявляли методом ПЦР с праймерами Flo11D.REV и Flo11D.FOR. Регистрировали образование фрагментов, размером около 400 п.н. или 300 п.н., характерных соответственно для дикого и хересного аллелей гена FLO11 [6]. Для обнаружения штаммов с полиморфными вариантами гена YDR379C-A применяли ПДРФ-анализ ПЦР-фрагментов этого гена, полученных с праймерами F_sdh6 и R_sdh6. Фрагменты, имеющие длину около 800 п.н., обрабатывали рестриктазой Afl III. Выявляли рестрикты размером 450 п.н. и 350 п.н., характерные для хересных аллелей гена YDR379C-A.Далее отбор штаммов-кандидатов проводился следующим образом – после сортировки образцов по молекулярным маркерам к работе подключились коллеги из ВНИИВиВ «Магарач» для определения энологических свойств в лабораторных условиях (плёнкообразование, органолептический букет, концентрация альдегидов и др.) у культур, имеющих хересный аллель в локусах ITS, YDR379C-A и FLO11. Ранее в работе [1] было показано, что исследуемые штаммы незначительно отличаются по бродильной активности и способности к синтезу летучих кислот. Они в оптимальные для виноделия сроки сбродили сахара с образованием 12,5-13,1 об.% спирта.С учетом энологических характеристик к наиболее перспективным природным штаммам отнесли № 3 (Ростовский район), № 23 (Предгорный район Республики Крым) и I-271 из коллекции ВНИИВиВ «Магарач», которые далее испытывали в условиях микровиноделия. Тестирование проводилось против коллекционного штамма I-329, в настоящее время используемого для производства вина типа Херес. Скорость образования плёнки, ее тип, концентрация альдегидов и дегустационные характеристики испытуемых штаммов были близки к показателям промышленного контрольного штамма, причём количество альдегидов в готовом хересном материале после отбора из-под плёнки не должно быть менее 350 мг/л [7]. Поскольку окислительное брожение при изготовлении хереса должно проходить на виноматериале с содержанием спирта более 16% во избежание развития уксуснокислых бактерий [8], испытуемые штаммы выдерживались на поверхности виноматериала с заданным содержанием спирта. Штаммы № 3 и № 23 снизили ростовую активность, несмотря на хорошее физиологическое состояние. Поэтому для апробации в производственных условиях был выбран более устойчивый коллекционный штамм I-271. В результате проведённого скрининга по генетическим, энологическим и химическим характеристикам штамм I-271 рекомендован для хересования виноматериалов из сорта винограда Алиготе, а также купажных виноматериалов сортов Ркацители и Совиньон зелёный [4].В представляемой работе показан современный научный подход к скринингу изолятов S. cerevisiae по генетическим маркерам ITS, YDR379C-A и FLO11, что позволяет быстро и достоверно выявлять штаммы, наиболее перспективные для технологии производства хересных вин.
Language: Russian
Subfield: Food Science
Domain: Life Sciences
SDG: Zero hunger
Open Access status: green
OpenAlex ID: W4405482572