Genressurser i moderne planteforedling og forskning
Genressurser i moderne planteforedling og forskning Odd Arne Rognli, Institutt for plantevitenskap, NMBU 03.09.2015 Kilde: Petter Marum, Graminor Kilde: Petter Marum, Graminor Kilde: Petter Marum, Graminor Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1 Tradisjonell planteforedling • Genetisk variasjon –Sorter –Naturlige populasjoner –Ville slektninger • Kryssing og seleksjon • Sortsutvikling og markedsføring Kilde: Petter Marum, Graminor Genressurser i moderne planteforedling og forskning Kilde: Petter Marum, Graminor Kilde: Petter Marum, Graminor Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2 Blir genetiske ressurser i genbankene brukt? – Eksempel fra IRRI (International Rice Research Institute) McCouch et al. (2012) Amer J Bot 99:407-423 Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 3 Planteforedling Markedsstyrt • Arter med stort marked • F1-hybrider • GM sorter • Store globale selskaper Offentlig støttet • Arter med små og mange lokale markeder • Homozygote linjer • Åpen pollinerte sorter • Små regionale selskaper • Offentlige institusjoner Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 4 Nye norske sorter av engvekster basert på innsamlede lokale populasjoner Tidsrom 1970-1979 1980-1989 1990-1999 2000-2009 2010-2014 Genressurser i moderne planteforedling og forskning Antall 7 8 5 31 20 Antall/år 0,7 0,8 0,5 3,1 4,0 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 5 Hvorfor bør bruken av genetiske ressurser øke? • Klimaendringer • Sustainable intensification (bærekraftig intensifiering) av landbruket • Økt mangfold i markedene for planteprodukter • Økt økologisk produksjon Biologisk mangfold for mat og landbruk Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 6 Eksempel på verdien av genetiske ressurser – genet PSTOL1 i ris • • • • Toleranse overfor lite fosfor Påvist i landrasen Kasalath i 1998 Genet kloner i 2012 En protein kinase – gir økt rotvekst hos unge planter • Overuttykk av genet i rissorten IR64 og dyrking ved lavt fosfornivå Gamuyao et al. (2012) Nature 488, 535-540 Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7 Teknologidrivere – sekvensering og genotyping • ‘Next-generation’ sekvensering –Dramatisk reduserte kostnader • Gjort det mulig å: –Sekvensere genomene til mange arter –Re-sekvensere mange individer/sorter • Genbankmaterialer, lokale populasjoner • Mulig å identifisere genetisk variasjon assosiert med lokal adaptasjon Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8 Teknologidrivere – sekvensering og genotyping • RNA sekvensering –Genekspresjon, sekvenser for arter med lite genominformasjon tilgjengelig • Genotyping – markører, genkart, assosiere fenotyper med markører –RAD (restriction-site-associated genomic DNA) –GBS (genotyping-by-sequencing) –GWAS (genome-wide-association-studies) • GS (genomic selection) –Seleksjon basert på genomprofil og ikke på fenotype Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9 Genomisk seleksjon Kilde: Zhao et al. (2015) Plant Breeding 134, 1-10 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 10 Hvordan produsere mer på en bærekraftig måte? Trenger hurtige og presise metoder for fenotyping - Phenomics Kilde: Morten Lillemo Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 11 Phenomics ScanalyzerField fra LemnaTec LemnaTec Elektroniske feltbøker Kilde: Morten Lillemo Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 12 Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 13 Det nordiske Public-Private Partnership (PPP) programmet for pre-breeding i flerårig raigras. Utnytte eksotisk materiale for å skape ny variasjon 400 accessions sown at DLF, Denmark Land: Field testing of accessions Multiplication WP2 60 plants/acc WP7 DK All countries Field testing of cultivars Denmark Sweden Norway Finland Iceland Estonia Lithuania Genotyping WP3 WP6 EE, IS, NO, SE, SF DK, NO Phenotyping WP4 DK, NO, SE, SF Recombination WP5 DK, NO Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 14 Flytdiagram av PPP pre‐breeding prosjektet i flerårig raigras – Fase II (2015‐2017) WP5 WP3 WP4 Cultivar trials Phenotyping Broad population WP8 WP7 WP9 Nat. selection Field test of acc. Lab. Test frost WP6/10 Genotyping/ Marker trait ass. From WP2. 2014 N,S,IS, FIN,EE N, S, DK, IS FIN, IS, EE N, DK N, DK S ,FIN N, DK Breed Gen.2 Seed SYN1 2015 S,DK Seed SYN1 2016 Breed 2n‐ 4n Seed SYN2 Lit N, DK N, S, DK, IS FIN, IS, EE, Lit S,DK B Seed SYN2 2017 Gen.1 Breed 2n‐ 4n Breed Seed SYN1 2018 2019 Seed SYN2 Gen.2 2n‐ 4n Breed 2020 Breed Breed 15 Moderne mutasjonsteknologi Trenger vi genressurser når vi kan ‘editere’ genomene? Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16 Utfordringer og prioriteringer • Det er store muligheter for å utnytte genressursene mer effektivt enn tidligere – men: – Hvem finansierer det? – Hva kreves av organisering og institusjonssamarbeid? – Rettigheter, royalties, patenter • Trenger økt offentlig ansvar for utvikling av genressursene (foredlingsforskning, pre-breeding) • Public Privat Partnerships (PPP) i pre-breeding - en positiv utvikling • Sortsutvikling i ikke-kommersielle arter med små markeder – PPP en mulighet, men det offentlige bidraget må være høyere enn 50% Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Utfordringer og prioriteringer • Proteinunderskudd – Europas soyaavhengighet! –Hva kan vi gjøre med planteforedling? –Eksisterende og nye arter? –Bioraffinering? • Store utfordringer – spesielt i en tid med store klimaendringer: –Utprøving av foredlingsmaterialer og sorter • For få feltforsøk med dagens testesystem • Mer regionalt samarbeid? • Det må investeres i penomics • Nærmere samarbeid med genbankene – må integreres i foredlingsforskning Genressurser i moderne planteforedling og forskning Norges miljø- og biovitenskapelige universitet Takk for oppmerksomheten! Norges miljø‐ og biovitenskapelige universitet Kilde: Petter Marum, Graminor
© Copyright 2024