För att föda en ökande befolkning behöver veteproduktionen i världen fördubblas till år 2050. Ska detta mål kunna nås måste höstvete bli mer motståndskraftigt mot sjukdomar samtidigt som det också måste ha andra bra egenskaper som konsumenter och lantbrukare efterfrågar. Det görs genom växtförädling. Normalt sett tar det dock ca tio år att ta fram en ny höstvetesort, och det finns ett stort intresse för snabbare förädlingsmetoder.
Ett sätt att spara tid och få mer gjort per år är att odla inomhus i stället för i fält, eftersom det då går att odla kontinuerligt året runt. I klimatkammare där växtförhållandena kan detaljstyras kan man dessutom använda teknik för accelererad förädling (engelska: speed breeding). Genom att använda en förlängd ljusperiod och ökad intensitet i dagsljus kan tiden från sådd till skörd kortas avsevärt.
Ny metod för förädling mot axfusarios
Att utvärdera resistens mot axfusarios kombinerat med accelererad förädling i höstvete har ingen provat tidigare. Axfusarios är en ekonomiskt betydelsefull svampsjukdom i höstvete. Den orsakas av flera olika fusariumarter och kan leda till stora skördesänkningar. Allvarligast är dock att flera av arterna kan bilda toxiner som är giftiga för både människor och djur.
Forskare vid SLU har nu tagit fram en odlingsanvisning för accelererad förädling kombinerad med utvärdering av resistens mot axfusarios. Växterna odlades under accelererade förhållanden i klimatkammare fram tills de skulle gå i ax (axen blir synliga). De flyttades sedan till normala tillväxtförhållanden i växthus innan de infekterades med fusarium. På så vis hann plantorna stabiliseras innan infektionen. Tiden fram till axgång förkortades kraftigt samtidigt som resistensegenskaperna kunde utvärderas under normala tillväxtförhållanden. Metoden gav inga synliga stressymptom, vilket är viktigt, eftersom det inte går att utvärdera sjukdomsresistens om plantorna samtidigt är utsatta för annan form av stress.
I metoden modifieras odlingsförhållandena i klimatkammaren jämfört med den konventionella metoden där klimatet ska efterlikna utomhusförhållanden. Odlingsanvisningen för den accelererade tillväxten bestod av tre huvudsakliga tillväxtperioder:
- Period med groning och vernalisering (köld + kortdag) under optimala tillväxtförhållanden samt en anpassningsfas där ljus, dagslängd och temperatur gradvis ökades.
- En accelererad tillväxtperiod där växterna växte snabbt.
- En infektionsperiod för axfusarios där växterna odlades under förhållanden som var optimala för fusariuminfektion och mognad.
Hela odlingsperioden med accelererad förädling tar 120–130 dagar beroende på vilken sort det är. Det innebär att det går att hinna med tre generationer av höstvete per år, vilket ska jämföras med två generationer under vanliga odlingsförhållanden i växthus med infrastruktur för en köldperiod eller en generation ute i fält. Tiden för att ta fram en ny sort kan därmed kortas från 10 till 7–8 år.
Flera värdefulla resultat
Metoden testades dels på över 500 gamla nordiska sorter från en genbank (NordGen), dels på blivande sorter från pågående växtförädling hos Lantmännen.
– Det fanns en stor genetisk variation i resistens mot axfusarios i det testade växtmaterialet. Det gör materialet värdefullt att använda i framtagning av nya sorter, berättar Aakash Chawade, universitetslektor och forskare på SLU. Det fanns några sorter med riktigt hög resistens bland de gamla sorterna.
Accelererad förädling fungerar bra för flera grödor, bland annat vårvete och vårkorn. Kombinationen med utvärdering av resistens för axfusarios har SLU-forskarna ännu bara testat i höstvete, men de tror att deras odlingsanvisningar också kommer fungera i vårvete efter viss justering.
– Vi utvecklade också flera genetiska markörer i projektet. En genetisk markör är en känd position i arvsmassan för en gen som är kopplad till en efterfrågad egenskap. När man vet vad man letar efter så kan man analysera växternas arvsmassa i laboratorium och få reda på om växten är resistent. Det går snabbare än att odla växterna på riktigt, infektera dem med en sjukdom och se hur de påverkas, säger Zakieh Mustafa, doktorand på SLU.
– Resultaten från projektet kommer vi använda oss av i vår förädling av nya höstvetesorter, säger Tina Henriksson, förädlare på Lantmännen Lantbruk. Vi hoppas att det ska göra så att vi snabbare kan få fram nya sorter att släppa på marknaden.
Kontaktpersoner:
Aakash Chawade, universitetslektor
Institutionen för växtförädling
aakash.chawade@slu.se, +4640415328
Mustafa Zakieh, doktorand
Institutionen för växtförädling
mustafa.zakieh@slu.se
Tina Henriksson, höstveteförädlare
Lantmännen Lantbruk
tina.henriksson@lantmannen.com
Vetenskaplig artikel:
Zakieh, M., Gaikpa, D. S., Leiva Sandoval, F., Alamrani, M., Henriksson, T., Odilbekov, F., & Chawade, A. (2021). Characterizing Winter Wheat Germplasm for Fusarium Head Blight Resistance Under Accelerated Growth Conditions. Frontiers in Plant Science, 12(August).
Pressbilder:
(Får publiceras fritt i anslutning till artiklar om detta pressmeddelande. Fotograf ska anges.)
Bild 1: Höstvete med axfusarios. Foto: Aakash Chawade
Bild 2: Tidslinje för konventionell förädling i växthus (överst) och accelererad förädling i klimatkammare efterföljt av växthus (underst). Vernalisering är den ”vinterperiod” med köld och kort dag som höstgrödor behöver för att bilda ax och frö. Genom vernalisering övergår växten från den vegetativa fasen där den enbart bildar blad, till den reproduktiva fasen där den är inriktad på förökning. Illustration: Aakash Chawade
