Kortlægning af vinkultur – bakteriekulturerne altså

Miljø og bæredygtighed 29. maj 2022 3 min Professor of Microbial Ecology and Biotechnology Lars Hestbjerg Hansen, Postdoctoral Fellow Alex Gobbi Skrevet af Eliza Brown

For kendere af god vin er "terroir" den umålelige kvalitet, der er forbundet med en vingårds unikke beliggenhed. I en propfyldt industri på 220 milliarder euro hjælper begrebet terroir vinmarker med at skabe en identitet og markedsandel. Det kendte eksempel er champagne, som ikke er andet end mousserende vin, medmindre den kommer fra den snævert definerede og beskyttede Champagne-region i Frankrig.

Terroir er en del af en verdensomspændende debat om oprindelsesbetegnelse, hvor traditionelle avlere og producenter forsvarer deres unikke ret til at kalde deres produkter for fetaost, parmaskinke eller tequila. Det er simpelthen ikke det samme, hvis det kommer andre steder fra.

Ud over stammen af ​​brugte druer siger eksperter, at klima, vejr og landbrugspraksis spiller en rolle i en årgangs terroir  men er der mon også en biologisk signatur i jorden, der giver en vingårds druer en særlig smag?

Ny forskning offentliggjort i marts i Communications Biology lægger grunden til at forstå, hvordan mikroorganismer i en vingårds jord påvirker vinens karakter. Med jordprøver fra fire kontinenter og 13 lande er undersøgelsen den første til at skabe et globalt kort over mikrobielt terroir.

Muldjord fra 200 vinmarker

Alex Gobbi, postdoc-forsker ved Københavns Universitets Institut for Plante- og Miljøvidenskab og førsteforfatter til undersøgelsen, kender til god vin. Opvokset nær Verona, Italien, har Gobbi studeret vinmikrobiologi i et halvt årti. "Ud over det økonomiske er vin meget kulturelt for mange lande, inklusive mit," siger Gobbi.

En vin af høj kvalitet starter fra bunden, og en vingårds jord vrimler med mikroskopisk liv. Forskning i andre planter har vist, at rodsystemer selektivt kan udvælge og rekruttere de mikrober, der kan forbedre plantens sundhed. Nogle bakterier spiller vigtige roller i kvælstofkredsløbet, mens svampe arbejder på at nedbryde organisk stof til en kemisk form, som rødder kan optage.

For at gennemføre undersøgelsen samlede forskere og partnere i industrien muldjordsprøver fra 200 vinmarker over hele verden. Mange af prøverne blev indsamlet gennem et EU-dækkende forskningssamarbejde kaldet MICROWINE, som netop har til formål at udforske mikrobernes rolle i vinfremstilling fra frø til gæring.

Forskerne fandt ud af, at vingårdsledere var ivrige efter at deltage i projektet, ifølge Lars Hestbjerg Hansen, professor i mikrobiel økologi og bioteknologi ved Københavns Universitet og hovedforsker for MICROWINE. Og sådan er det bestemt ikke altid i landbrugets industri. "Jeg tror, ​​at det skyldes charmen ved terroiret og vinens mysterier, så hvis vi kan påvise, at en vingård har et bestemt sæt mikrober, gør det deres vin speciel på en eller anden måde," forklarer han.

Sådan identificerer du en vingårds mikrobielle terroir

Forskere sekventerede mikrobielt DNA fra hver jordprøve og sammenlignede det med en genetisk database over bakterier, svampe og protistarter. Gobbi og hans team identificerede nogle arter, der er fælles for stort set alle jordprøvers protistarter  ikke kun i vinmarker  og fastslog, at en vingårds klima var den bedste forudsigelse for dens svampediversitet. Men ved at analysere proportioner af de sjældnere observerede arter var forskerne i stand til at identificere lokalitetsbaserede mikrobielle fingeraftryk i større detalje og variation, end de oprindeligt forventede.

I store træk, jo længere afstanden er mellem to vinmarker, jo mere adskilte er samfundene af jordmikrober, forklarer forskerne. Ved at bruge maskinlæring  deep learning  til at identificere mønstre i data, udviklede forskerholdet en forudsigelsesmodel, der kunne "spore en prøve af jord tilbage til dets oprindelsesland uden at kende andet end dens mikrobielle sammensætning," fortæller Gobbi.

"Vi kan faktisk forudsige, bare ved mønsteret med dette datasæt, hvor en tilfældig, dobbeltblindet stikprøve kommer fra," forklarer Lars Hestbjerg Hansen. Modellen kan forudsige en vingårdsjordprøves oprindelsesland med en nøjagtighed på over 80 %, tilføjer Gobbi.

Men hvor præcist kunne de så udpege en specifik vingårds mikrobielle terroir? For at fjerne forskelle i finere skalaer omfattede datasættet 84 vinmarker i Spanien, fra Álava i det nordlige Baskerland til De Baleariske Øer ud for den østlige kyst. Mønsteret holdt, og vinmarker fra samme region lignede hinanden væsentligt mere end fjernere vinmarker.

Disse forskelle i mindre skala var "endnu mere bemærkelsesværdige" end de interkontinentale og internationale forskelle, konkluderer forfatterne. Så bemærkelsesværdige, at de om nødvendigt en dag ville kunne danne et juridisk grundlag for oprindelsesbetegnelser. Jordens mikrobiom kan altså bruges til at definere terroir-enheder, "det mindste område, for hvilket det er muligt objektivt at beskrive miljøets effekt på plantefysiologi og landbrugsproduktion," hedder det i artiklen.

En dråbe i tønden

Men hvad fortæller Gobbis mikrobielle kort os så om, hvordan de små væsner, der lever i jorden, påvirker vinens smagsprofil?

"Dette er dybest set det mikrobielle potentiale i jorden," forklarer Lars Hestbjerg Hansen  det fulde univers af mikrober i jorden, der kan spille en rolle i at forme, hvad der ender i dit glas. "Hvad der rekrutteres af rødderne og direkte påvirker vinstokkene vides dog ikke på nuværende tidspunkt."

"At finde den reelle sammenhæng mellem den specifikke taxa af bakterier, svampe, hvad end det er, og den specifikke karakter i vinen  det kræver andre undersøgelser," tilføjer Gobbi. Desværre for forskerne var der ikke en officiel smagstestkomponent til denne forskning. "Lad os bare sige, at vi prøvede vin mange steder, men ikke for projektets skyld," forklarer Gobbi med et smil.

Selvom total klarhed om terroir er mange år væk, siger Gobbi og Hansen, at erfaringerne fra forskning i vingårdsmikrobiomer nemt kan overføres til studiet af andre afgrøder. Hansen leder et projekt kaldet MATRIX, finansieret af en bevilling fra Novo Nordisk Fonden, der har til formål at udforske forholdet mellem planter og mikrober, der opstår over jorden.

MATRIX vil "bruge de samme metoder, som vi anvendte og udviklede til vinprojektet" til at studere de mikrober, der findes på hvedeplanternes blade, siger Gobbi, og forhåbentlig få indsigt i, hvordan de påvirker industriens mål om bæredygtighed og afgrødeudbytte.

"Vi er nødt til at indse, at kompleksiteten af ​​jordmikrobiologi er så enorm, at denne undersøgelse, ja – bogstaveligt talt  kun skraber i overfladen," griner Lars Hestbjerg Hansen.

"A global microbiome survey of vineyard soils highlights the microbial dimension of viticultural terroirs" er blevet offentliggjort i Communications Biology. Projektet er blevet støttet af Horizon 2020-programmet og Novo Nordisk Fonden gennem MATRIX-projektet. Data i denne undersøgelse stammer delvist fra Microwine-projektet og brugte private mikrobiomdata fra Biome Makers BeCrop technology.

Lars Hestbjerg Hansens Environmental Microbial Genomics group has the expertise to perform genomic and metagenomic studies in a highly customized mann...

Research at the department focuses on plants, animals, soil and microorganisms – from molecules through organisms to populations and anthropogenic eco...

Dansk
© All rights reserved, Sciencenews 2020