Chardonnay ontstond uit inteelt!

Chardonnay wijnstokken vertonen kleine verschillen in hun eigenschappen en de kwaliteit druiven die ze produceren. Wetenschappers laten nu zien dat kleine mutaties in het DNA van deze planten gekoppeld kunnen worden aan deze eigenschappen. Daarnaast laten ze zien dat de Chardonnay stamboom een stuk ingewikkelder is dan gedacht.

In de twintigste eeuw vond de productie van wijnstokken voornamelijk plaats via geslachtelijke vermeerdering. Hierdoor was er grote genetische variatie tussen de verschillende wijnstokken op één wijngaard. Dit zorgde er voor dat er tussen de wijnstokken grote verschillen waren in opbrengst, kwaliteit en ziektegevoeligheid. Door de opkomst van ongeslachtelijke vermeerdering – het stekken van een stukje snoeihout – kon er een selectie plaatsvinden op de eigenschappen van de wijnstok en kon deze variatie worden beperkt. Enkel de wijnstokken met gunstige eigenschappen werden vermeerderd waardoor meer uniformiteit ontstond in de wijngaarden. De nieuwe planten waren namelijk klonen en hadden exact hetzelfde DNA én dezelfde gunstige eigenschappen.

Het wereldwijde arsenaal aan chardonnay-wijngaarden bestaat op dit moment uit een beperkt aantal van deze klonen. Elke kloon heeft een paar kleine verschillen in zijn DNA en daardoor ook net iets andere eigenschappen. De klonen verschillen bijvoorbeeld in de hoeveelheid druiven die ze produceren, de vorm en grootte van de trossen, of de gevoeligheid voor schimmels. Wetenschappers willen graag weten welke stukken van het DNA zorgen voor deze verschillende eigenschappen. Dit kan namelijk handig zijn bij het kweken van nieuwe druivenrassen.

Unieke mutaties
Wetenschappers onderzochten het DNA van 15 populaire chardonnay klonen. Ze stelden vast dat ze voor elke kloon unieke mutaties in het DNA konden vinden, én dat ze de klonen ook konden herkennen op basis van de mutaties in hun DNA. In Figuur 1 is een fylogenetische boom te zien die weergeeft hoe dicht de verschillende klonen aan elkaar verwant zijn. Hoe dichter de klonen bij elkaar liggen in de figuur, hoe sterker ze aan elkaar verwant zijn. Kloon 118 en 124 liggen erg dicht bij elkaar en vertonen maar 23 onderlinge verschillen. Ook het groepje van kloon “CR red”, “I10V1” en “Waite Star” hebben maar 40 onderlinge mutaties die verschillend zijn, en zijn dus nauw aan elkaar verwant.
Een klein deel van de mutaties kon al rechtstreeks gekoppeld worden aan de eigenschappen van een individuele chardonnay kloon. Bijvoorbeeld, Chardonnay-kloon 809 is een druif met muskaattonen en heeft als enige een mutatie die zorgt voor de verhoogde productie van monoterpenen, de moleculen die zorgen voor een muskaat-achtig karakter.

Geslachtelijke vermeerdering
In een ver verleden toen de druiven zich nog vrijelijk geslachtelijk mochten vermeerderen is de Chardonnay druif ontstaan uit een kruising tussen de druiven Pinot noir en Gouais blanc. Vitis Vinifera, de druivensoort waar zowel Pinot noir als Gouais blanc onder vallen, heeft een diploïd genoom. Dit betekent dat al het DNA tweemaal aanwezig is in elke cel. Bij de geslachtelijke voortplanting geeft elke ouder willekeurig één van de twee kopieën van het DNA door aan het nageslacht. De Chardonnay-druif zou dus voor de helft uit Pinot noir DNA en voor de helft uit Gouais blanc DNA moeten bestaan. Maar dit is helemaal niet het geval. Met een nieuwe techniek om het DNA te screenen kunnen ze nu beide kopieën van het DNA onafhankelijk van elkaar bekijken. Het is daardoor nu mogelijk om preciezer te bepalen welk deel van het Chardonnay-DNA afkomstig is van Pinot noir en welk deel van Gouais blanc. Bij een normale geslachtelijke vermeerdering zou elk van de ouders 50% van het DNA moeten leveren. Het DNA van de Chardonnay-druif bestaat echter voor 49% uit Pinot noir, voor 34% uit Gouais blanc, en die ander 17% bestaat óók uit Pinot noir! Bij 17% van het genoom van Chardonnay zijn namelijk beide kopieën van het DNA afkomstig van Pinot noir. Dit kan enkel veroorzaakt zijn door een eerdere kruising tussen een voorouder van Gouais blanc en Pinot noir. De Chardonnay druif is dus ontstaan door inteelt tussen zijn voorouders Gouais blanc en Pinot noir! Hierdoor heeft ook Gouais blanc al Pinot noir-DNA, en geeft dit dus ook deels weer door aan zijn nageslacht. In Figuur 2 is dit schematisch weergegeven. In theorie zou men zodoende verwachten dat 75% van het Chardonnay-genoom afkomstig is van Pinot noir en 25% van Gouais blanc. De verhouding ligt met 66-34 in werkelijkheid iets anders, maar dit kan komen door spontane mutaties en hercombinatie van het DNA. Pinot noir en Gouais blanc tonen dus een hoge mate van verwantschap waardoor de stamboom van Chardonnay een stuk ingewikkelder is dan eerder gedacht.

Bron:
Roach MJ, Johnson DL, Bohlmann J, van Vuuren HJJ, Jones SJM, Pretorius IS, et al. (2018) Population sequencing reveals clonal diversity and ancestral inbreeding in the grapevine cultivar Chardonnay. PLoS Genet 14(11): e1007807. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1007807