Forskning och växtförädling om äpple på Balsgård

Transkript

1 Forskning och växtförädling om äpple på Balsgård Hilde Nybom + medarbetare, Balsgård-SLU, Fjälkestadsvägen 459, Kristianstad,

2 Å ena sidan ser det ljust ut: Växtförädlingspengar finns Flera forskningsprojekt och många artiklar publicerade Två doktorander med stipendium Invited partner i EU-projekt: Fruitbreedomics Pre-breeding pengar från Nordiska ministerrådet Å andra sidan ser det mörkt ut: Beslut i fakultetsnämnden om att lokalisera all forskning till Alnarp Osäker framtid för växtförädlingen Osäker framtid för växtmaterialet Osäker framtid för anställda och doktorander

3 Växtförädling av äpple med medel från Formas, Jordbruksverket, SLF och SLU ca 0,4 mill till skötsel av växtsamlingarna ca 0,6 mill till arbete med korsningar och selektion Vad får ni för pengarna? 1. Vi sköter samlingarna av olika äpplesorter, samt använder dem för forskning och försök om egenskaper som är viktiga för urvalet av lämpliga föräldrar till våra korsningar 2. Vi gör nya korsningar, skördar och sår frön, tar hand om erhållna fröplantor i bänkgård och efter utplantering på fält 3. Vi selekterar bland fröplantorna, och väljer ut de bästa plantorna för förökning och utplantering i avkastningsförsök 4. Vi plockar och värderar frukten i avkastningsförsöken, och väljer ut de bästa träden i samarbete med yrkesodlare och plantskolister för vidare uppförökning och provodling

4 Genbanker Forskning och försök: viktiga genetiska egenskaper Växtförädling av äpple, sortframställning Kontakter: odlare, handel, industri, rådgivare, konsumenter Undervisning

5 Balsgårds genbanker av äpple ca 530 olika sorter samt ett 20-tal värdefulla selektioner, sammanlagt ett 1000-tal träd Den nyaste sortsamlingen (Kv Bf) innehåller ca 320 sorter och är den som vi främsta hand vill bygga vidare på

6 På Balsgård och alla andra ställen bedriver man fortfarande äppelförädling på gammaldags sätt, dvs man utvärderar sitt sortmaterial så gott man kan, och sedan korsar man lämpliga sorter med varandra, och slutligen selekterar man fram de bästa plantorna = nya sorter!

7 S-gener Tack vare tidigare genomförda DNA-analyser av självsterilitetsgener, vet vi vilka äpplesorter som kan pollinera varandra Sort A S1 S2 Sort B S3 S4 Sort A S1 S2 Sort C S1 S2 Sort A S1 S2 Sort D S1 S3

8 Korsningar 2010 dåligt utfall av korsningarna (REGN!), 1350 frön från fri avblomning såddes ut istället 2011 skördade vi ca 2000 frön från 14 korsningskombinationer, har såtts ut men ännu ej grott. Förädlingsmål Föräldrarna valdes ut baserat främst på avkastning, klimatanpassning, sjukdomsresistens (skorv), och fruktkvalitet (stor, välformad, välfärgad, krispig, lagringsbar och god!) Ofta använda föräldrar under 2000-talet Aroma, Discovery, Florina, Fredrik, Freedom, Frida, Gloster, Goldrush, Honeycrisp, Julia, Juuso, Katja, Priam, Prima, Redfree, Richelieu, Rouville, Rödluvan, Sandra, Scarlet O Hara, Selena, William s Pride, Worcesterpearmain samt egna selektioner

9 Efter sådd, förvaras frölådorna kallt i 3 månader för att bryta frövilan. Sedan ställs lådorna i ett uppvärmt växthus, där fröplantorna gror och växer snabbt. Unga fröplantor inokuleras ofta med olika svampsjukdomar främst äppleskorv för att man ska kunna selektera fram de resistenta plantorna Fröplantorna krukas upp, och sätts först i växthus igen, och sedan i plantskolebänk över sommaren. Till hösten sätts plantorna ut på fält och få stå i 5-7 år, så att vi kan bedöma trädets sundhet och fruktens kvalitet.

10 Fröplantor på fält Kv Bäckafallet. Fröplantor utsatta , selektionsarbetet avslutat men har fått stå kvar, ingår i ett ännu ej publicerat projekt rörande kemiskt innehåll och resistens. Här finns ca 900 träd, som representerar 18 olika korsningskombinationer med sammanlagt ett 20-tal föräldrasorter. Planeras röjas Kv Norrevång södra. Fröplantor har satts ut sedan 2007, selektionsarbetet påbörjades Här finns ca 700 träd, som representerar 22 olika korsningskombinationer med sammanlagt ett 30-tal föräldrasorter. Röjning sker löpande efter att selektion slutförts vilket normalt innebär ca 10 år efter plantering. Bänkgård. Ytterligare några hundra fröplantor är färdiga för utplantering till våren.

11 Selektioner på fält Kv M. Avkastnings- och observationsförsök planteras kontinuerligt som en del i Balsgårds växtförädling av äpple. Av varje selektion planteras 3-4 träd ympade på svagväxande grundstam (vanligen M26). Selektionerna står kvar i 8 10 år varefter merparten röjs. För närvarande finns här ett 100-tal selektioner. K:0963 Fanny är en syster till Fredrik och Frida

12 All frukt plockas på varje träd för sig. Dessutom bedöms både trädens och fruktens kvalitet samt lagringsbarhet

13 På höstarna bjuds odlare och plantskolister in för att välja och vraka bland våra selektioner, så att vi gemensamt kan komma fram till vilka som förtjänar att gå vidare till en större prövning Bf:02002 Sofia B1:1910 Gunnel Bf:04053 Tyra B1:3128 Amanda

14 Nya selektioner från Balsgård provodlas runt om i landet B:1458 Trulsa B:1377 Agnes K:1160 Lovisa K:1222 Majbritt K:1357 Augusta

15 Nya sorten Frida från Balsgård leasas av Äppelrikets odlare. Försäljningen har gått bra. Nya träd planteras 2012

16 En stor del av fruktträden i Balsgårds genbanker har försetts med ett DNA-baserat fingeravtryck, viktigt att kunna koppla senare bedömningar av olika egenskaper ( phenotyping ) till en viss genotyp dessutom ofta en nödvändighet för att kunna ingå i internationella samarbetsprojekt Spässerud

17 MEN... kunskaper inte bara om sorternas egenskaper utan även om de gener som styr dessa egenskaper, skulle ge oss möjlighet att effektivisera valet av föräldrar samt selektionen av de bästa fröplantorna

18 Flera projekt för att öka kunskaperna om förekomst och nedärvning av olika egenskaper Päronpest hos olika äpplesorter, just avslutat (Hilde Nybom samt medarbetare främst i Polen) Lagringssjukdomar och fruktkvalitet hos olika äpplesorter (Hilde Nybom, Ibrahim Tahir och doktoranden Masoud Ahmadi-Afzadi) Fruktträdskräfta hos olika äpplesorter (Larisa Gustavsson, Hilde Nybom och doktoranden Marjan Ghasemkhani) Skorvrasernas utbredning i Europa samt resistens hos äpplesorter med olika resistensgener (Hilde Nybom samt medarbetare i ett 15-tal länder) Äppelallergiska patienters förmåga att tåla äpplen (Hilde Nybom och personal på 6 skånska allergikliniker)

19 Utvärdering av päronpest i olika äpplesorter, just avslutat (Hilde Nybom samt medarbetare främst i Polen) Päronpest på frammarsch i norra Europa, gynnas av varma, fuktiga somrar! Ingen fullständig resistens bland odlade sorter men kvantitativt nedärvd tolerans, t ex från Cox Orange. DNA markörer framtagna för denna tolerans fungerar dessa även för sorter som ej är släkt med Cox?

20 Inokulering med päronpest: klipp av skottspetsen med en sax som doppats i bakteriesporer

21 Procent av de ympade äppelskottens längd som utvecklade päronpest 6 veckor efter inokulering 2009 i Skiernewice, Polen. Signifikant samband mellan inokuleringsdata och förekomst av DNA-markörerna 100 sort med båda DNA-markörerna har en av markörerna har inte någon av markörerna Ent Rub Bs1 Vra Gra Bs2 Clo Aro Kat Ann Bs3 Eir Fre Bs4 Fri Cox Bir Gul Nan Bs5 Ing Åke Ida Ent=Enterprise, Rub=Rubinola, Bs1-Bs5=Balsgård selections, Vra=Vrams järnäpple, Gra=Gravensteiner, Clo=Close, Aro=Aroma, Kat=Katja, Ann=Annero, Fre=Fredrik, Fri=Frida, Cox=Cox s Orange Pippin, Bir=Birgit Bonnier, Gul=Guldborg, Nan=Nanna, Ing=Ingrid Marie, Åke=Åkerö, Ida=Idared

22 Fruktens konsistens en alltmer uppmärksammad egenskap. Fast, krasig, saftig... även efter lagring och liggande i butik! Konsistens har också troligen viss effekt på t ex lagringssjukdomar Hårdhet kan mätas med en penetrometer

23 På Balsgård mättes hösten 2010 hårdhet hos 130 äpplesorter, både vid skörd och efter lagring (6 veckor för tidigmognande sorter och 12 veckor för senmognande sorter)

24 Genomsnittlig hårdhet hos äpplesorter vid skörd (stärkelsevärde 4-5), ordnade efter plockningsdatum, 10 augusti till 26 oktober. I = 4 I = 5 Regression of initial firmness on time of harvest, for all cultivars y = 0,0235x + 7,2707 R² = 0, ,

25 DNA markörer för fruktkonsistens, jämförda med penetrometerdata för 120 äpplesorter Md-ACS1, två alleler. Allel 1 ger normal etylenutveckling medan allel 2 ger lägre etylenutveckling. Sorter med alleluppsättningen 1:1 hade högre tendens att mjukna under lagring, beräknat som differens mellan skördevärde och värde efter lagring. Bra (men sällsynta) sorter har alleluppsättningen 2:2, t ex Discovery, Elise, Gloster, Mutsu (3x), Santana, Md-ACO1, två alleler, påverkar också etylenutvecklingen. Inga tydliga samband! Md-EXP7, många alleler, påverkar uppbyggnaden av cellväggen. Inga tydliga samband! Md-PG1, två alleler, påverkar också uppbyggnaden av cellväggen. Mycket tydliga samband, sorter med alleluppsättningen 1:2 bibehåller sin fasthet signifikant bättre än sorter med 1:1. Dessvärre har nästan alla sorter i Sverige 1:1...

26 Projekt lagringssjukdomar Formas, Pezicula malicorticis och P. alba (Pezicula-rötor), orsakar även barknekroser Penicillium expansum (blåmögel), och Glomerella cingulata (Colletotrichum gloeosporioides; Gloeosporium-rötor) Lagringssjukdomar speciellt problematiska i Sverige eftersom vi inte behandlar äpplena efter skörd! Ökande problem i ekologisk odling överallt! Ingen riktigt effektiv resistens men sortskillnader i tolerans, påverkan via sorternas fasthet, kemiska egenskaper, skal, färg?

27 Inokulering av frukt med sporer av blåmögel och gloeosporium-röta 2010 (och i mindre version 2011): 15 x 3 frukter lämnades antingen obehandlade (kontrollfrukt) eller inokulerades på två ställen med 4-20 µl (2 x 10 6 sporer) med en automatpipett Frukt av tidigmognande sorter (10/8 9/9) lagrades i vanligt kyllager under 6 veckor, medan senmognande sorter (13/9 26/10) lagrades under 12 veckor innan utvärdering

28 Penicillium expansum, grönmögel

29 Storleken på den fläck, som inokuleringen orsakat, mättes med linjal

30 Samband mellan tolerans mot grönmögel och bibehållen hårdhet under lagring Signifikant korrelation (R = 0,49) för de senmognande sorterna; ju bättre frukten behåller sin hårdhet, desto mindre infektionssymptom (samma tendens men ej statistiskt signifikant (R = 0,26), för de tidigmognande sorterna) correla'on between so.ening and infec'on area in late cul'vars so\ening infec^on area Eva- Lo2a Filippa Fredrik Honeycrisp K:1160 Worcesterpe Borgherre armain McIntosh Amorosa Aroma Dayton Ella Stenkyrke Zhigulevsko Boiken e Cortland Cox's Delorina Orange Holsteiner Jonathan Cox Laxton`s Superb Pinova Prinsessäppl Queen e Cox Ribston Richelieu Rubinola Santana Elise Boskoop Cox's Dronning Pomona Golden Louise Ingrid Delicious Marie Rajka Frida Ananas Goldrush Reine2e Karin Schneider Sultanat Zarya Alatau Kim Mutsu Gloster

31 Dessutom... Utveckling av växtstärkande medel (baserat på rågkli) mot svampsjukdomar (Hilde Nybom, Ibrahim Tahir och forskare på Lunds universitet) Frukt av Ingrid Marie (ganska mottaglig för grönmögel), Gloster (ganska resistent) och Frida (ganska resistent) inokulerades med grönmögel. Fem lösningar sprayades på den inokulerade frukten, som förvarades i kyl under 6 veckor innan symptomen avlästes. Signifikant mindre symptom erhölls för alla ARslösningarna jämfört med icke-sprayad frukt eller frukt som endast sprayats med vatten. Grönmögel-inokulerade frukter av Ingrid Marie sprayade med en rågklibaserad lösning (1), med vatten samt osprayade.

32 Skorvrasernas utbredning i Europa samt resistens hos sorter med olika resistensgener (Hilde Nybom samt medarbetare i ett 15-tal länder) Det finns många olika raser av skorv, ras 6 och 7 kan övervinna resistens hos en del sorter med resistensgenen Vf från Malus floribunda Dessa raser finns nu i Sverige! Internationellt projekt: material av 15 sorter med olika typ av skorvresistens har ympats upp på Balsgård (och ett 15tal andra platser) för analys av skorvrasernas spridning i Europa Santana, foto Johan Ascard

33 Fruktträdskräfta hos olika äpplesorter (Larisa Gustavsson, Hilde Nybom och doktoranden Marjan Ghasemkhani) Stora svulster kan döda hela trädet, nya träd ofta smittade redan i plantskolan, minskad tillgång till effektiva bekämpningsmedel Sortskillnader analyseras genom inokulering på avklippta kvistar respektive unga träd Inokulering av genomkarterad avkommepopulation för att hitta gener för partiell resistens DNA-baserade metoder för att upptäcka exakt var i trädet smittan finns, samt hur den sprider sig Foto: Larisa Gustavsson

34 Äppelallergiska patienters förmåga att tåla äpplen (Hilde Nybom och personal på 6 skånska allergikliniker) Slutsats: Gloster bäst, följd av Discovery, Ingrid Marie och Allgott! halvsvåra symptom Allgott Ingrid Marie Discovery Gloster inga symptom Patienternas reaktion efter 1: liten bit utan skal, 2: liten bit med skal, 3: stor bit med skal, och 4: 30 minuter efter sista biten

35 Dessutom... Analys av olika äpplesorters lämplighet för tillverkning av must och cider Gamla äpplesorter får nytt jobb! (Kimmo Rumpunen, Hilde Nybom och medarbetare på Centrum för innovativa drycker)

36 Ökande intresse för t ex must, cider, äppelcidervinäger, och fruktvin, som framställts av enskilda äpplesorter added value produkter kan hjälpa upp odlarnas ekonomi! Aroma Baldwin Belle de Boskoop Bramley Cortland Gravensteiner Ingrid- Marie Jonathan Rubinola Spartan Examensarbete av Catrin Heikefelt 2011

37 Undersöka olika äpplesorters lämplighet för tillverkning av must och cider, utföra kemiska och sensoriska analyser Totala fenoler (mg GAE/L)

38 SLU-Balsgård har bjudits in att bli invited partner i EU-finansierade multinationella forskningsprojektet Fruitbreedomics Bridging the gap between genomics and fruit breeding Fruitbreedomics fokuserar på genetiskt och molekylärt avancerad växtförädlingsforskning inom äpple och persika ( Projektet startade i mars 2011, och kommer att pågå under 4,5 år Som invited partner får vi dessvärre inga pengar men vi kan sända in t ex data från våra sortförsök med inokuleringar av plantor eller frukt med olika svampsjukdomar, och få hjälp med att undersöka vilka gener som är ansvariga för dessa sjukdomstillstånd

39 PPP = Public Private Partnership on pre-breeding (Pre-breeding = första stadiet inom växtförädling: insamling och karaktärisering av växtmaterial, de första generationernas korsningar) Nordiska ministerrådet utlyste medel hösten 2011 för pre-breedingprojekt, handhas av NordGen En samnordisk ansökan från Balsgård, Graminor i Norge och MTT i Finland, beviljades; sammanlagt x två år för SLU Pengarna kommer främst att användas för intensifierat arbete med utvärdering av fruktträdskräfta och lagringssjukdomar hos äpple. Resultaten av undersökningar på ett stort antal olika äpplesorter kommer sedan att bearbetas i samarbete med forskare inom Fruitbreedomics-projektet

40 Kontakter med omvärlden; odlare, rådgivare, handel, industri, plantskolor, hemträdgårdsodlare, konsumenter Äpplemarknaden i Kivik september 2008

41 Vetenskapliga äpple-publikationer Tryckta eller under tryckning Jönsson Å., Nybom H., Rumpunen, K Fungal disease and fruit quality in an apple orchard converted from integrated production to organic production. J. Sustain. Agricult. 34: Garkava-Gustavsson L., Zborowska A., Sehic J., Rur M., Nybom H., Englund J.-E., Lateur M., van de Weg E., Holefors A. Screening of apple cultivars for resistance to European canker, Nectria galligena. Acta Hort., in press. Kellerhals M., Szalatnay D., Hunziker K., Duffy B., Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Höfer M., Richter K., Lateur M European pome fruit genetic resources evaluated for disease resistance. Trees 26: Nybom H. Fruit and berry breeding in the Nordic countries. J. Swedish Seed Assoc., in press. Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Garkava-Gustavsson L., Sehic J., Tahir I. Selection for improved fruit texture and storability in apple. Acta Hort, in press. Nybom H., Mikiciński A., Garkava-Gustavsson L., Sehic J., Lewandowski M., Sobiczewski P. Assessment of fire blight tolerance in apple based on plant inoculations with Erwinia amylovora and DNA markers. Trees 26: Sehic J., Garkava Gustavsson L., Nybom H. More harmonization needed for DNA-based identification of fruit tree germplasm. Acta Hort., in press. Kommer att skickas in i mars-april 2012 Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Hertog M., Sehic J. DNA marker-assisted evaluation of fruit firmness and fruit softening in apple germplasm. Nybom H., Cervin-Hoberg C., Andersson M. Oral provocation with four different apple cultivars demonstrates differences in oral symptoms in birch pollen-allergic individuals

42 Populärvetenskapliga äpple-publikationer Gustavsson L. och Näslund G.K DNA-kartläggning av svenska äpplen. Pomologen 10 (2): 4 7. Nybom H Äppleförädling på Balsgård. Partnerskap Alnarps Faktablad. 2010, nr 23. Nybom H Fredrik en ny svensk äppelsort. Skånska Lantbruk 43(5): 33. Persson Hovmalm H Äpplet en frukt för alla? Pomologen 10(3): 4 9. Persson Hovmalm H Äppleallergi är det ändå möjligt att äta äpplen? Fakta Trädgård Fritid. Røen D. och Nybom H S-allel og pollinering hos eplesortar. Norsk Frukt og Bær 13(6): Gustavsson L., Persson Hovmalm H. och Sehic J Landskapsäpplen romantik och genetik. Fakta Trädgård-Fritid, Nr 151, Gustavsson L., Persson Hovmalm H. och Nybom H Varför äpplen på banken? Pomologen 11(1):