Självvärdering av verksamhet inom växtförädlingsområdet vid SLU

Transkript

1 Självvärdering av verksamhet inom växtförädlingsområdet vid SLU Bakgrund Formas har i uppdrag av regeringen att genomföra en utvärdering av kvaliteten och relevansen i verksamhet inom växtförädlingsområdet vid SLU för vilken SLU erhållit särskilda medel fr.o.m från Jordbruksverket, Stiftelsen Lantbruksforskning och Formas. Regeringen angav i proposition 2008/09:50 Ett lyft för forskning och innovation att en satsning på verksamhet inom växtförädlingsområdet vid SLU ska genomföras. I Formas regleringsbrev för 2009 anges att 2 mkr från vardera Formas och Stiftelsen Lantbruksforskning (SLF) satsas på växtförädlingsverksamhet vid SLU förutsatt SLUs medfinansiering (2 mkr). I Jordbruksverkets regleringsbrev för 2009 anges att 2 mkr ska utbetalas till SLU för att utveckla växtförädlingen av grödor avsedda för odling i Svealand och Norrland. Rektor för SLU gav LTJ-fakulteten i uppdrag att i samverkan med NL-fakulteten föreslå ett gemensamt program för förädlingsforskning, pre-breeding och sortframställning som fokuserar på förhållandena i Svealand och Norrland. Rektor beslutade (Dnr SLU ua /09) att fördela de totalt 8 mkr/år till följande fem projekt: 1) Utveckling av genetiska markörer för förädling av korn (2,4 mkr, NL) 2) Svampresistens i stråsäd (1,3 mkr, LTJ) 3) Förädling av äpple och vinbär (2 mkr, LTJ) 4) Förädling av potatis (1,5 mkr, LTJ) 5) Studier av potatisbladmögel och resistensförädling (0,8 mkr, NL) SLU lämnar en redovisning till regeringen årligen av verksamheten kring växtförädling av grödor avsedda för framtida odling i Svealand och Norrland och hur SLU har samverkat med näringen och andra relevanta aktörer (ur regleringsbrev för SLU för 2011 och 2012). Programmet har sin bakgrund i ett initiativ som togs från LTJ och som presenterades av SLUs rektor vid en uppvaktning för jordbruksdepartementet våren Detta initiativ syftade till förstärkning av svensk växtförädling mot bakgrund av förväntade klimatförändringar, minskade kommersiella insatser, behov av bättre resistens mot skadegörare mm. Program och Organisation Verksamheten inom programmet har organiserats som ett nätverk kring de fem projekten. Två av dessa avser pre-breeding i stråsäd (1 & 2), två avser fortsatt sortframställning i grödor som inte annars skulle bearbetas med sikte på svenska förhållanden (3 & 4) och ett avser växtförädlingsforskning av betydelse för framtida sortframställning (5). Dessa program bedrivs vid två institutioner, Växtbiologi och skogsgenetik (NL) samt Växtförädling och bioteknik (LTJ) och refereras till nedan som NL respektive LTJ. De olika projekten är väl förankrade och integrerade med närliggande forskning och pre-breeding vid dessa institutioner. 1) Utveckling av genetiska markörer i korn. Detta är ett nytt pre-breeding projekt vars övergripande målsättningen är att bidra med ny genetisk kunskap och utveckla nya forskningsredskap (kartläggningspopulationer, genkartor, molekylära markörer) som kommer att vara till gagn för en mer effektiv förädling. Fokus ligger på två egenskaper av stor relevans för utveckling av ett hållbart jordbruk i centrala och norra Sverige; vattenmättnadstolerans och perenn växtform (flerårighet). Valet av dessa egenskaper har baserats på framtida klimatprognoser om ökad nederbörd med intensiva regnperioder i det aktuella området och diskuss-

2 ioner med förädlare vid Lantmännen Lantbruk/SW. Sex forskare med kompletterande kompetenser inom populationsgenetik, QTL kartering, molekylärgenetik, växtförädling, vävnadsodling och tidigare forskning på korn och andra sädesslag arbetar i projektet och träffas varje vecka för att diskutera resultat och projektets fortsatta utveckling. Projektet har integrerats med andra större initiativ inom lantbruksforskning vid SLU som Future Agriculture och växtskyddsforskning inom AgResource, ett program initierat efter KoN-utvärderingen 2009 och involverar fem olika institutioner vid NL-fak. Regelbundna diskussioner kring projektet har förts med framstående kornforskare; Nils Rostoks (Riga) samt Karl Schmid (Hohenheim). Samarbete har etablerats med Lantmännen Lantbruk/SW och projektinitiala diskussioner fördes med Bo Gertsson och Dr. Stine Tuvesson. Diskussioner har också förts kontinuerligt med Lars Gradin, kornförädlare för Norrland med placering i Lännäs, bl.a. angående planering av fältförsök. Företaget har försett kornprojektet med genetiskt material. 2) Svampresistens i stråsäd avser pre-breeding för resistens mot viktiga svampsjukdomar som ett komplement till insatser genom Lantmännen Lantbruk/SW. Verksamheten omfattar identifiering av genkällor samt överföring till och återkorsning i anpassat material. Initialt omfattade projektet fortsatt utvärdering av linjer med rågtranslokationer i vete för resistens mot rostsjukdomar. Efter rekrytering av resistensförädlare (lektor) per den 1 oktober 2010 har arbetet, enligt önskemål från växtförädlare och växtskyddsrådgivare, fokuserats på resistens i korn mot bladfläcksjukdomarna Pyrenophora teres (Drechslera teres) och Cochliobolus sativus (Bipolaris sorokiniana) samt Mycosphaerella graminicola (Septoria tritici) i vete. I det senare fallet inväntas specificerade isolat av S. tritici från ett SLF-projekt som Annika Djurle vid NL-fak bedriver. Interaktionen med kommersiell växtförädling beskrivs nedan. Verksamheten är nära kopplad till övrig pre-breeding och forskning inom stråsäd vid Omr. Växtförädling och bioteknik. PI för projektet är också engagerad i PlantComMistra för utveckling av resistens mot bladlöss i korn i samverkan med forskare vid inst. för Botanik, Stockholms Universitet och NL-fak samt i Mistra Biotech-projektet (Biotechnology for sustainable and competitive agriculture and food systems) för utveckling av site-directed mutagenes för sjukdomsresistens i korn, samt är huvudhandledare för en doktorand som arbetar med bladlusresistens i vete. 3) Förädling av äpple, Ribes och havtorn syftar till att ta fram sorter för yrkes- och henträdgårdsodlare för hela landet. Programmet har inneburit att denna verksamhet fått en tryggad basfinansiering och att korsningar och selektioner kan bedrivas med ökad frekvens och intensitet. Förädlingen är nära kopplad till pre-breeding och forskning i berörda växtslag och har bedrivits på Balsgård sedan 50-talet. Avkastning, sjukdomsresistens (mot t.ex. skorv, fruktträdskräfta och lagringssjukdomar hos äpple, mjöldagg och gallkvalster hos svarta vinbär och dried shrink disease hos havtorn); näringsvärde samt frukt- och bärkvalitet är viktiga förädlingsmål för alla tre växtslagen. Analyser av dessa egenskaper och deras genetiska bakgrund bedrivs i nära samarbete med flera externfinansierade projekt på Balsgård, med deltagande av en EU-finansierad forskare och tre doktorander. Genom inrättandet av programmet Centrum för innovativa drycker har man även kunnat fokusera alltmer på egenskaper av betydelse för industriell bearbetning av frukt- och bärråvara. LTJ-fak har beslutat omlokalisera forskning i dessa växtslag från Balsgård till Alnarp för ökad integration med övrig förädlingsforskning. Samtidigt förs diskussioner för att reducera SLUs kostnader för att driva förädling och andra aktiviteter i SLUs regi i Balsgård. Det finns en lång tradition av samverkan med yrkesodlare och plantskolenäring (se nedan). 4) Förädling av potatis syftar till att utveckla matpotatissorter för odling i hela landet. Mål är god resistens mot bladmögel och brunröta, kombinerat med önskade egenskaper för odling 2

3 och kvalitet i övrigt. En viktig del av arbetet är att identifiera och bygga upp en kollektion av kloner och vilda potatissläktingar med god motståndskraft mot P. infestans. Dessa används sedan som korsningsföräldrar att inkorporera i moderna potatissorter. Identifieringen görs genom både fältobservationer och artificiell inokulering av blad och knölar i laboratorieförsök. Årligen utförs fältförsök där korsningsfröplantor och selektioner som kommit olika långt i urvalsprocessen odlas för utvärdering av olika egenskaper. Yttre och inre kvalitet studeras liksom lagringsduglighet. Från och med tredje odlingsåret odlas linjerna även i Norrland. Ett byte av ansvarig PI för potatisförädlingen genomfördes Verksamheten drivs i nära samarbete med prof. Erik Andreassons forskargrupp på LTJ-fak som bedriver forskning på försvarsmekanismer i potatis mot P. infestans. Samverkan bedrivs även med potatisforskare på NL (projekt kring fosforeffektiva potatissorter och utvärdering av förädlingslinjer lämpade för chipsproduktion) samt med övriga potatisforskare på LTJ-fak. Kontakter med odlarorganisationer m.fl. är etablerade (se nedan). Pre-breeding bedrivs i ett nära kopplat projekt tillsammans med gästforskare från VIR, St. Petersburg. 5) Studier av potatisbladmögel och resistensförädling. Projektet syftar till att öka vår kunskap om hur Phytophthora infestans så snabbt kan anpassa sig till kontrollåtgärder som resistensförädling och kemisk bekämpning. Studierna har därför haft fokus på hur gener som kodar för viktiga infektionsprocesser fungerar och regleras. Eftersom P. infestans har lätt att överkomma klassiska resistensgener (även sådana som introducerats från andra Solanum-arter) är vi intresserade att hitta alternativa egenskaper som fortsatt resistensförädling kan bygga på, endera via molekylära markörer alternativt via riktade genförändringar. En första mindre potatiskollektion utvärderas för närvarande för detta syfte. Parallellt har potatismaterial från Lantmännen Lantbruk/SW utvärderats för respons mot olika europeiska P. infestans isolat som kraftigt varierar i aggressivitet. Potatisgrupperna vid NL och LTJ har haft årliga möten för diskussion av uppnådda resultat och planerad verksamhet sedan För att ytterligare stärka potatisforskningen planerades det samarbeten mellan NL och LTJ i Mistra Biotechprojektet. Begränsade resurser har dock gjort att detta skjutits fram till nästa fas i Mistraprojektet, dvs. från Ett nätverk för forskning om potatis i vidare bemärkelse finns vid NL, vilket inkluderar forskare från fyra institutioner. Nära samarbeten är etablerade med KTH (Bioteknologi), Uppsala & Stockholms Universitet (SciLifeLab). Initiala kontakter har tagits med BASF och Syngenta för eventuellt framtida kommersiellt utnyttjande av uppnådda resultat. Projektens utveckling 1)Utveckling av genetiska markörer i korn och 2)Svampresistens i stråsäd är nya projekt för SLU även om det senare delvis bygger på tidigare ansamlat/utvecklat genetiskt material. De är båda fortsatt i en fas av uppbyggnad. Utveckling av genetiska markörer i korn har initialt fokuserats på tolerans för vattenmättnad, men inkluderar nu även perenna egenskaper. Inom Svampresistens i stråsäd har med tillgängliga resurser hittills bara resistens i korn kunnat bearbetas även om vete också har hög prioritet. 3)Förädlingen av frukt och bär har fått ett något bredare innehåll än vad som ursprungligen angavs och inkluderar nu förutom svarta vinbär och flera arter inom Ribes-släktet (som resistenskällor) även havtorn. För svarta vinbär är förädlingsmålen maskinskördbarhet, resistens mot olika bladsjukdomar, gallkvalster och reversion samt god smak och hög inre kvalitet. I havtorn eftersträvas näringsrika, välsmakande och söta bär. 4)Förädlingen av potatis är nu väl etablerad vid LTJ. Ansvarig förädlare har lång erfarenhet av sortframställning i andra växtslag. Fältförsök genomförs dels på Borgeby genom HS Malmöhus, dels vid SLUs institution för norrländsk jordbruksvetenskap, Umeå. Programmet har förstärkts genom pre-breeding i projektsamverkan med 3

4 Vavilov-institutet i Ryssland. En amatörförädlare har överlämnat ett antal förädlingslinjer för utvärdering, framför allt som chips-sorter. 5) Studier av potatisbladmögel och resistensförädling har sin utgångspunkt i att förstå genfunktion och anpassningsmekanismer för att mera gå över i att identifiera egenskaper som kan ge mer långvarig motståndskraft i potatis. Arbetet är integrerat med tidigare och pågående Formas-projekt. Forskargruppernas sammansättning Medan PIs är desamma sker ett kontinuerligt utbyte av yngre forskare och doktorander. Av de 23 forskare, förädlare och doktorander som ingår i programmet, har fem tillkommit under är kvinnor och 10 är män, 13 är svenska medborgare och 10 utländska. Följande forskare, förädlare och doktorander är för närvarande engagerade i de fem projekten: 1) Docenterna Anna Westerbergh (PI) och Anki Rönnberg-Wästljung samt Doktorerna Estelle Lerceteau-Köhler (Frankrike), Mohammad Sameri (Iran), Niclas Gyllenstrand, Sridevy Sriskandarajah (kvinna, Sri Lanka) 2) Professor Inger Åhman (PI) och Doktor Vehbo Hot (man) 3) Professorerna Hilde Nybom (PI) och Chengjiang Ruan (man, Kina), Doktorerna Kimmo Rumpunen (PI) och Larisa Gustavson samt Masoud Ahmadi-Afzadi (man, Iran), Marjan Ghasemkhani (kvinna, Iran) och Michael Vagiri (man, Indien) 4) Doktor Ulrika Carlson-Nilsson (PI), Docent Nadezhda Zoteyeva (kvinna, Ryssland) samt Fredrik Reslow (man) 5) Professor Christina Dixelius (PI), Ramesh Vetukuri (man, Indien), Sultana Jahan (kvinna, Bangladesh) och Anna Åsman. Externa samarbeten Programmet har inneburit ett vidgat externt kontaktnät för respektive forskargrupp och projekt: 1) Har kontakter och samarbeten med Lantmännen Lantbruk/SW; Leibniz, IPK Gatersleben, Julius Kühn-institutet och Univ. Hohenheim, Tyskland; Okayama Univ. och NARO Institute of Livestock and Grassland Science, Japan; NordGen; Florimond Desprez, Frankrike; ICARDA, Syrien m.fl. 2) Bedrivs i nära samarbete med stråsädesförädlarna i Lantmännen Lantbruk/SW med möten för uppföljning och diskussion av fortsatt arbete 3-4 ggr/år. Här bidrar också Lantmännen Lantbruk med egna resurser för observationsförsök mm i växthus och fält med det material som bearbetas. Kontakter och samarbeten har även etablerats med NordGen, SJVs växtskyddscentraler, KU-Life, UMB, MTT Agrifood, SAC i Edinburgh, James Hutton Inst. i Dundee, CIMMYT och övriga nordiska växtförädlingsföretag. 3) Har av tradition bedrivits i nära samspel med berörda odlarorganisationer. Detta har nu kommit att bli mer strukturerat genom att mål, utveckling mm diskuteras med företrädare för intressenter från odlare (GRO), marknadsföring av sorter (Elitplantstationen) och rådgivning (HS Kristianstad) med början vintern Avsikten är att fortsätta dessa dialoger årligen. Inom forskning och pre-breeding har det faktum att växtförädlingen och den genetiska samlingen i Balsgård nu har en tryggad finansiering inneburit vidgade kontakter. Gruppen har erbjudits möjlighet att delta i ett stort FP7-projekt för pre-breeding i äpple, Fruitbreedomics, där de ledande miljöerna för förädling av äpple i Europa deltar. För förädlingen av vinbär har värdefulla kontakter med förädlingen i Skottland förstärkts. En kinesisk forskare har kunnat knytas till verksamheten i havtorn genom ett Marie Curie-stipendium. 4

5 4) Det externa samarbetet har successivt utvecklats. En gästforskare från Vavilov-institutet har kunnat knytas till verksamheten och bidrar med expertis och genetiskt material för utnyttjande av nya genkällor från andra Solanum-arter för resistens mot Phytophthora. Verksamhetens inriktning har redovisats vid internationella konferenser för potatisforskning, vilket lett till värdefulla kontakter. Samspelet med berörda odlarorganisationer har blivit mer strukturerat med diskussion med företrädare för GRO inkl. dess sektion för potatis samt rådgivning genom HS Kristianstad av mål, utveckling mm för potatisförädlingen. Avsikten är att föra en sådan dialog årligen. Kontakter är också etablerade med potatisförädlare vid Lantmännen Lantbruks station i Emmeloord, Nederländerna och i Graminor, Norge samt med potatisforskare vid MTT, Finland. 5) Gruppen har ett väl utvecklat samarbete med motsvarande forskargrupper internationellt, framför allt med forskare vid James Hutton Institute (före detta Scottish Crop Research Institute) i Dundee, UK samt inom International Oomycete Molecular Genetics Network. Över tid och med den utveckling som denna forskargrupp haft så har detta nätverk förstärkts. Resultat har redovisats på en rad internationella konferenser samt gemensamma publikationer. Intern ledning Programmet leds sedan våren 2012 av en styrgrupp som består av forskningssekreterare och koordinator Anders Nilsson (LTJ), professor och prefekt Eva Sundberg (NL), samt professor och prefekt Tomas Bryngelsson (LTJ). Den vetenskapliga ledningen för de enskilda projekten ligger på respektive PI, vilka vid behov även kommer att delta i styrgruppens möten. Programmet avser verksamhet i hela kedjan från molekylärt inriktad forskning och prebreeding till att ta fram nya sorter, på kort eller längre sikt. I syfte att stärka synergier mellan de fem projekten avser vi att genomföra gemensamma seminarier från och med hösten Programmets övergripande strategi ligger kvar sedan dess start och inga större förändringar har genomförts inom programmet. Tilldelade resurser inom programmet fördelas på samma sätt som vid dess start. Enskilda delar av programmet har sina respektive vetenskapliga och organisatoriska utmaningar. Dessa har beskrivits ovan under rubriken Program och Organisation och i de olika årsrapporterna. För det samlade programmet är den stora utmaningen att få förståelse för behovet av stöd till verksamheten. Detta handlar å ena sidan om resurser till forskning inom växtförädlingen, såväl mer traditionell som växtbioteknisk, för att kunna medverka till att de globala utmaningarna (för Skandinavien ett klimat som gynnar växtsjukdomar, ojämn nederbörd som leder till torka, vattenmättnad etc) kan mötas genom att kunna utnyttja alla tillgängliga tekniker, inklusive genteknik. Å andra sidan handlar det om ett ökat engagemang från samhället för finansiering av angelägen publik växtförädling, pre-breeding och sortframställning, som ligger utanför växtförädlingsföretagens mer kortsiktiga prioriteringar eller kommersiella intressen. Neddragningen av tilldelade resurser från Formas/SLF/SJV, från 6 milj kr/år till 4 milj kr/år för 2012 är synnerligen olycklig. Det är därför en utmaning för programmets ledning att få gehör för behovet av att inte bara återgå till den nivå som gällde för åren utan till en högre nivå för detta nationella program för växtförädling och pre-breeding. I annat fall kommer inte programmet att kunna drivas vidare med nuvarande inriktning utan förändringar framtvingas. I samband med programmets start fördes också diskussioner om ett nordiskt Publikt Privat Partnerskap (PPP) för pre-breeding. I SLUs PM om programmet uttrycktes därför en förhoppning om att detta PPP skulle kunna utnyttjas för att växla upp delar av resurserna för 5

6 det nationella programmet. Detta PPP har nu etablerats och SLU är tillsammans med Lantbruksuniversitetet i Island och MTT Horticulture en part i detta PPP vad avser den sortframställning som bedrivs inom programmet i potatis resp. äpple, Ribes och havtorn. I en första utlysning möjliggjordes för finansiering av pre-breeding i korn, vallväxter och äpple, baserat på förslag från parter i PPP, förädlingsföretag eller publik växtförädling. Därvid initierades utlysningen av projektmöjlighet i äpple i diskussion inom styrgruppen för PPP. Utlysningen har resulterat i ett projekt i äpple som koordineras av prof. Nybom. Däremot tog inte de växtförädlingsföretag som förädlar korn, och som gemensamt tagit fram ett förslag på prebreeding i korn, med 1) Utveckling av genetiska markörer i korn eller 2) Svampresistens i stråsäd i sitt projektförslag. Möjligen kan detta bero på att dessa två aktiviteter är relativt nystartade. Verksamheten i pilotfasen av PPP kommer att utvärderas under 2013 inför beslut om dess eventuella fortsättning. Hösten 2009 genomfördes en workshop på NordGen om användning av genetiska resurser i växtförädlingen med fokus på stråsäd. Som ett resultat av denna utarbetades Concept Notes för pre-breeding i stråsäd ur ett europeiskt perspektiv och som skickats till DG Research. Detta tycks ha medverkat till att den kommande utlysningen av FP7 troligen innehåller ett s.k. topic inom detta område. Inom EU förs f.n. diskussioner om behov av publik växtförädling, dvs. pre-breeding och sortframställning, som komplement till kommersiella verksamheter och som bas för en biobaserad ekonomi. Initiativ har tagits för att presentera det svenska nationella programmet och det nordiska partnerskapet i detta sammanhang. Extern ledning och kontakter med intressenter För programmet som helhet har det ännu inte etablerats något externt ledningsstöd, men vi avser att under hösten 2012 tillsätta en Advisory Board som ska sammanträda 1-2 gånger per år. Flera av de enskilda projekten har ett externt ledningsstöd som har beskrivits närmare under avsnittet Organisation (ovan). Finansiering Inom programmet Kompletterande finansiering Intäkter Kostnader Intäkter Kostnader Formas, SLF och SJV SLUs medfin Löner inkl OH Övriga kostn Externa bidrag Fak/instmedel Löner inkl OH Övriga kostn Genmarkörer korn Svampres. stråsäd Förädling äpple mm ¹) Förädling potatis ²) Bladmögel³) ¹)H Nybom 35 %, K Rumpunen 10 % ²)SLF Einar och Inga Nilsson stiftelse 250 ³)Medel inom programmet och bidrag från Formas hanteras som en enhet i verksamheten. Utnyttjandet påverkat av föräldraledigheter mm Ovanstående tabell avser verksamhet inom programmet under åren , inkl. kompletterande finansiering genom att lön för prof. Hilde Nybom och prof. Christina Dixelius bekostas med fakultetsmedel samt för Kimmo Rumpunen delvis med medel från området. SLF bidrog med kkr 2009 till Växtförädling av potatis utöver vad som var planerat för 6

7 perioden Einar och Inga Nilssons stiftelse har lämnat bidrag till samarbete med Vavilov-institutet för pre-breeding i potatis. Närliggande projekt som bedrivits inom den etablerade miljön Ett antal projekt bedrivs i den nära omgivande miljön till SLUs program för växtförädling. Nedan förtecknas projekt som bedrivits under perioden som utvärderingen omfattar där det samlade bidraget är minst 500 kkr och som mer direkt har en anknytning till programmet. Publikationer från projekt markerade med asterix (*) har tagits upp i förteckningen över publikationer i bilaga 1. NL: - *Genomik-baserad identifiering av genetisk variation i kornets närmaste vilda släkting, Karl Schmid/Anna Westerbergh, Formas , kkr - Resistens mot vetedvärgvirus hos vilda vetesläktingar, Anna Westerbergh, Formas , kkr - Molecular genetics of cassava and wild relatives (starch content, root and stem morphology), Anna Westerbergh, Formas/Sida , 640 kkr, UD , kkr - Tissue culture-based breeding and propagation of sea buckthorn (Hippophae rhamnoides), Per-Olof Lundquist, Pakistan Higher Education Committee, Lasbela University, Pakistan, 800 kkr, ; Swedish Institute 200 kkr, Interactions of N 2 -fixing legumes with bacterial communities for applications to improved legume cultivars and new introduced legume species, Per-Olof Lundquist, Sida/ Formas 945 kkr , Sida 1500 kkr, , Formas kkr, *Reglering av sterol-och glykoalkaloidsyntes i potatis, Folke Sitbon, Formas 1420 kkr, LTJ: - Ogräskonkurrens i höstvete, Nils-Ove Bertholdsson, Formas kkr samt SLstiftelsen och Partnerskap Alnarp 260 kkr, Tolerans i korn mot övervattning, Nils-Ove Bertholdsson, SLF kkr, PlantComMistra, delprojekt på Alnarp, Inger Åhman, Mistra kkr, Nya genetiska resurser för resistens i vete, Staffan Andersson, Sida kkr, Enhancing and deploying resistance to multiple aphid species in bread wheat, Inger Åhman, Monsanto s Beachell Borlaug fund kkr, *Ärftlighet för tolerans mot lagersjukdomar i äpple, Hilde Nybom, Formas kkr, *Protection against storage diseases in organically grown apples, Hilde Nybom, Eko Forsk kkr, *Bekämpa fruktträdskräftan i äpple, Larisa Gustavsson, SLF kkr, *Ontogenetiska och genetiska effekter på innehållet av hälsobefrämjande ämnen i svarta vinbär, Kimmo Rumpunen, SLF kkr, *Bär med unika smak- och hälsomervärden, Kimmo Rumpunen, SJV kkr, *Hippohealth, Chengjiang Ruan, FP7 Marie Curie kkr, Climafruit, Kimmo Rumpunen, Interreg EU kkr, Optimal lagring av några äpplesorter, Ibrahim Tahir, SLF m fl kkr, Bladmögelresistens hos potatis, Erik Andreasson, Formas kkr, Bladmögelresistens i potatis, Erik Andreasson, SSF kkr,

8 Stöd från SLU Förutom att satsa 2 mkr per år till programmet, har SLU givit ytterligare stöd via finansiering av lönemedel till PIs inom projekten 3 och 5. Från och med 2012 ges även delfinansiering till PI inom projekt 2. Resultat av verksamheten 1) etablerat kollektion av Hordeum (moderna sorter, lantsorter och vilda perenna och annuella kornsläktingar), utvecklat system för storskalig utvärdering av Hordeum accessioner, identifierat genresurser för förbättrad vattenmättnadstolerans i korn, utvärderat DHkartläggningspopulation för vattenmättnad och identifierat potentiella QTLs, ansamlat bladoch rotmaterial från känsliga och toleranta DH-linjer odlade under vattenmättnad resp. normala förhållanden för studier av skillnad i genuttryck, genuttryck samt utvärderat variationen i perenna egenskaper inom H.bulbosum (perenn) och mellan introgressions-linjer av korn och H.bulbosum för genetisk analys av perenna egenskaper. Inom 5 år förväntas projektet för vattenmättnadstolerans leda till utveckling av ett flertal DH- och närisogenakartläggningspopulationer, identifiering av QTLs stabila under olika miljöer och genetiska markörer kopplade till dessa QTLs, verifiering av QTLs i närisogena linjer, kloning och verifiering av kandidatgener samt införande av QTLs/gener i förädlingslinjer. För projektet med flerårighet förväntas framtagning av kartläggningspopulationer och identifiering av QTLs/kandidatgener för perenna egenskaper. 2) tre nya metoder för inokulering och screening av kornets resistens mot P. teres och C. sativus har utvecklats för tester i växthus och i fält. Potentiella genkällor utvärderas både i fält och under kontrollerade miljöbetingelser. Svampisolat har samlats in. Möjligheter att inducera resistens mot bladfläcksjukdomar utvärderas, men initiala försök med sackarin har gett negativ effekt. Andra substanser kända för att inducera resistens i andra sammanhang kommer därför att testas. Nya kunskaper om mottaglighetsgener och ny metodik för målspecifika mutationer har öppnat nya möjligheter för resistensförädling. Ett delprojekt i Mistra Biotech, där i första hand utsläckning av mottaglighetsgener för mjöldagg i korn kommer att testas som en ny metod för att införa resistens, baseras på det samarbete som PI etablerat med KU-Life. Återkorsning av resistens till moderna sorter förväntas bli påbörjad inom de närmsta åren. 3) programmet har inneburit att växtförädlingen av frukt och bär i Balsgård kan upprätthållas inklusive en tryggad basfinansiering för huvuddelen av de genetiska samlingarna på Balsgård av sorter och populationer i olika stadier av utvärdering. Härigenom finns också en bas för fortsatt forskning och pre-breeding i aktuella växtslag som baseras på dessa samlingar. Detta har också inneburit att det varit möjligt att ansluta verksamheten till tre internationella projekt: Fruitbreedomics (FP7), Resistens mot fruktträdskräfta och lagringssjukdomar hos äpple (nordiskt PPP) och Climafruit (Interreg). Dessutom har en kinesisk forskare i havtorn kunnat knytas till gruppen genom Marie Curie-bidrag. I förädlingen av äpple har nya korsningar kunnat genomföras och arbetet med selektion av lämpliga sortkandidater intensifieras. Detta har inneburit att ett antal selektioner kunnat överlämnas för fortsatt utvärdering och uppförökning (se nedan). Inom 5 år förväntas 3-4 av dessa selektioner kunna registreras och marknadsföringen påbörjas. I svarta vinbär har 3 selektioner nått samma stadium och 1-2 av dessa förväntas bli registrerade inom 5 år. Dessutom förväntas de återupptagna korsningarna innebära att ytterligare selektioner lämpliga för extern utvärdering kunnat identifieras. I havtorn förväntas den påbörjade marknadsföringen av ett antal sorter leda till en etablering av yrkesmässig odling av havtorn i viss omfattning. 8

9 4) uppläggning av ett förädlingsprogram som är anpassat till tillgängliga resurser har etablerats inklusive provning av avancerat material i Norrland och system för produktion av virusfritt försöksutsäde, screening för resistens mot såväl bladmögel som brunröta, utnyttjande av genkällor för ny resistens mot P. infestans genom samarbete med Vavilov-institutet, utvärdering av förädlingsmaterial överlämnat från Lantmännen Lantbruk /SW, påbörjad utvärdering av förädlingslinjer med potential som chips-sorter överlämnade från en amatörförädlare. Inom 5 år förväntas: 1-2 sorter har påbörjat officiell provning för registrering, kontakter har etablerats med lämplig aktör för marknadsföring av framtagna sorter, pre-breeding har resulterat i att nya linjer med resistens mot bladmögel och brunröta identifierats som är lämpliga som korsningsföräldrar för sortframställning, material har överlämnats från de projekt som leds av prof. Erik Andreasson, LTJ-fak med mer hållbar resistens mot P. infestans och samarbete har etablerats med annan offentligt finansierad förädling av potatis i Norden och/eller Baltikum. 5) Arbetes inledande fas har lett till en fördjupad förståelse av biologin för P. infestans (se årsrapporten). Analyser av små RNA-segment har varit ett centralt moment och vi har visat att P. infestans har bevarat olika funktioner som återfinns i både växter och djur. Vi har klarlagt en mängd detaljerade frågeställningar och vet t.ex. att vissa grupper av effektorproteiner påverkas i hög grad av smårna som produceras i närliggande transposoner. I genomet finns i övrigt <100 gener som är hotspots för smårna. För första gången gällande oomyceter har också mirna observerats. All denna kunskap börjar ge en första bild om hur denna patogen kan anpassa sig till omgivningen genom att slå av och på olika gener. Studier av effektorproteiner har också påvisat att patogenen kan manipulera växtens försvarsmekanismer. Pågående arbeten belyser transport av molekyler mellan patogenen och växten, igenkänningsmekanismer samt hur växtens försvar reagerar under olika situationer. Vår målsättning är att identifiera mekanismer (helst multipla) som är av mera generell karaktär för att försvåra för P. infestans att bryta resistensen. Utvärdering av förädlingsmaterial för resistens mot mycket aggressiva varianter av P. infestans har skett. Det är i detta sammanhang viktigt att nya eller förbättrade egenskaper hamnar i relevanta förädlingslinjer. Inom 5 år förväntas: utveckling av molekylära markörer för selektion i potatis för resistens mot patogenen, mindre fältförsök med GM potatismaterial med resistens, underlag för utveckling av mer miljövänliga pesticider för bekämpning av patogenen och underlag för strategier för integrerad bekämpning enligt EU Dir. 2009/128. Vetenskapliga publikationer inom programmet samt miljön I bilaga ges en förteckning över publikationer samt manuskript som framkommit i programmet samt i de närliggande projekt som preciserats ovan under Finansiering. Nordiska samarbeten PI för projekt 2, Inger Åhman, ansvarade för genomförandet av NOVA-kursen Prebreeding for sustainable plant production som en gemensam kurs i forskarutbildning inom växtförädling vintern 2012 med 25 deltagare, varav fyra från växtförädlingsföretag. På anmodan från förädlingsindustrin har två möten om insektresistens anordnats. Flera forskare är aktiva i Nordforsk-nätverket Sustainable primary production in a changing climate. PI för äppledelen i projekt 3, Hilde Nybom, koordinerar ett nordiskt PPP-projekt för karaktärisering av resistens mot fruktträdskräfta och lagringssjukdomar hos äpple. I anslutning till det utredningsuppdrag som ledde till etablering av nordiskt PPP för prebreeding togs också initiativ till en fördelning av ansvar för och arbetsdelning mellan de tre organisationer som bedriver växtförädling av frukt och bär i Norden med nationell, offentlig finansiering SLU Balsgård, MTT Horticulture i Piikkiö, Finland och Graminor AS, Norge. 9

10 En preliminär uppgörelse togs fram under medverkan av berörda ledare för resp. verksamhet men kunde inte slutföras då en av parterna drog tillbaka sitt stöd för uppgörelsen. Enligt denna skulle SLU Balsgård ansvara för förädlingen av äpple, vinbär och havtorn för Norden. Spridning av resultat Direkt kommunikation med möjliga användare: 1) kontakter med Lantmännen Lantbruk/SW, information till lantbrukare planeras vid Bondens dag på Lännäs 15 aug, ) regelbundna möten med stråsädesförädlare i Lantmännen Lantbruk/SW 3) kontakter med yrkesodlare och plantskolor, dialog med representanter för odlarorganisationer, Elitplantstationen m.fl., samverkan med andra förädlare av frukt och bär 4) dialog med representanter för odlarorganisationer m.fl., kontakter med företag som marknadsför utsädespotatis, initiering av Forskarnätverk Potatis för potatisforskning vid LTJ 5) Utvärdering av förädlingsmaterial i potatis från Lantmännen Lantbruk/SWs program i Holland och från SLUs program Härutöver har samtliga projekt kommunicerat verksamheten genom sin publicering och genom deltagande i relevanta internationella konferenser. Resultat från växtförädling och pre-breeding som kommit till användning Sex sortkandidater i äpple provodlas hos plantskolor och Elitplantstationen (EPS). För fyra av dessa har ansökan om registrering av sortskydd inlämnats och förökning påbörjats. Ytterligare sju sortkandidater i äpple har hösten 2011 valts ut för provodling. I svarta vinbär har två selektioner lämpliga för odling i hemträdgårdar och en med resistens för gallkvalster, lämplig för ekologisk odling, överlämnats till EPS för provodling. I havtorn har sex sorter överlämnats till marknadsaktörer för provodling och eventuell marknadsföring. Ansökan om varumärkesskydd har inlämnats för samtliga sorter. En policy för hantering av sorträttigheter som framkommer i växtförädlingen vid SLU har lagts fast. Enligt denna överlämnas eventuellt framkomna sorträttigheter till SLU. Efter bedömning av lämplig nivå på sortskyddet med hänsyn till kostnader för skydd och möjliga intäkter licensieras framtagna sorter till lämplig marknadsaktör alternativt överlämnas till genbank. Det är en ambition att licenstagaren ska svara för kostnader för eventuell registrering av sortskydd. Linjer i vete med rågtranslokationer, framtagna av CIMMYT, har överlämnats till Lantmännen Lantbruk/SW för test av mjöldaggsresistens. Populärvetenskaplig spridning Ett betydande antal populärvetenskapliga publikationer har kommit fram under den aktuella perioden, särskilt inom projekt 3. Aktiviteter i övrigt framgår av årsrapporterna. Dessa finns även tillgängliga via SLUs hemsida. 10

11 Bilaga till självvärdering av SLUs program för växtförädling Vetenskapliga publikationer framkomna inom och i direkt anslutning till SLUs program för växtförädling 2009 våren 2012 I förteckningen har ingen åtskillnad gjorts mellan artiklar som framkommit enbart inom programmet, genom utnyttjande av såväl resurser inom programmet som inom anknutna projekt eller enbart i anknutna projekt. Utöver de vetenskapliga publikationer som redovisas i bilagan har verksamheter och resultat inom de olika projekten redovisats vid internationella konferenser och i ett stort antal populär-vetenskapliga artiklar. 1) Utveckling av genetiska markörer i korn Manuskript Sameri, M., Lerceteau-Köhler, E. and Westerbergh, A. Wild ancestor of barley a genetic source for the improvement of waterlogging tolerance in cultivated barley. Sameri, M., Lerceteau-Köhler, E. and Westerbergh, A. QTL controlling differences in waterlogging tolerance between a tolerant wild barley ecotype and a susceptible barley cultivar. Lehrman, A., Ahnström, J., Albihn, A., Andersson, L., Beckman, M., Djurle, A., Eckersten,H., Fikse, F., Gyllenstrand, N., Herrmann, A.M., Jonsson, A., Lewan, E., Marquardt, K., Milestad, R., Nilsson, C., Rydhmer, L., Westerbergh, A., Yuen, J. and Öborn, I. Adaptation of agriculture to climate change challenges and possibilities from a Nordic perspective. Bedada, G., Westerbergh, A., Nevo, E., Korol, A. and Schmid, K. J. Evidence for DNA sequence variation of wild barley across micro- and macro-environmental gradients in Israel (submitted). Bedada, G., Westerbergh, A., Fridman, E. and Schmid K.J. Transcriptome sequencing, assembly and annotation of two divergent and stressed wild barley ecotypes using 454 GS FLX sequencing. 2) Svampresistens i stråsäd Manuskript Andersson, S.C., et al. New resistance sources in Swedish wheat-rye (Triticosecale spp.) to Hessian fly (Mayetiola destructor). Andersson, S.C., et al. New resistance sources in Swedish wheat-rye (Triticosecale spp.) to Russian wheat aphid (Diuraphis noxia). Åhman, I., et al. Saccharin treatment induces resistance to powdery mildew in barley but increases susceptibility to Pyrenophora teres and Cochliobolus sativus. Åhman, I., et al. Simple method for seed inoculation and screening of Cochliobolus sativus resistance in barley. 3) Förädling av äpple, Ribes och havtorn Publikationer i internationella tidskrifter Andersson S.C., Olsson M., Johansson E. and Rumpunen K Carotenoids in sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) berries during ripening and use of pheophytin as a maturity marker. J. Agricult. Food Chem. 57: Sehic J., Nybom H., Garkava-Gustavsson L., Patocchi A., Kellerhals M. and Duffy B Fire blight (Erwinia amylovora) resistance in apple varieties associated with molecular markers. Int. J. Hortic. Sci. 15 (1 2): Grey C., Widén C., Adlercreutz P., Rumpunen K. and Duan R.-D Antiproliferative effects of sea buckthorn (Hippophae rhamnoides L.) extracts on human colon and liver cancer cell lines. Food Chem. 120:

12 Jönsson Å., Nybom H. and Rumpunen, K Fungal disease and fruit quality in an apple orchard converted from integrated production to organic production. J. Sustain. Agricult. 34: Mathew S., Grey C., Rumpunen K. and Adlercreutz P Analysis of carbonyl compounds in sea buckthorn for the evaluation of triglyceride oxidation, by enzymatic hydrolysis and derivatisation methodology. Food Chem. 126: Antonius K., Karhu S., Kaldmäe H., Lacis G., Rugenius R., Baniulis D., Sasnauskas A., Schulte E., Kuras A., Korbin M., Gunnarsson Å., Werlemark G., Ryliskis D., Toldam-Andersen T., Kokk L. and Järve K Development of the Northern European Ribes core collection based on a microsatellite (SSR) marker diversity analysis. Pl. Genet. Res. Charact. Utilizat. 10: Kellerhals M., Szalatnay D., Hunziker K., Duffy B., Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Höfer M., Richter K. and Lateur M European pome fruit genetic resources evaluated for disease resistance. Trees 26: Nybom H., Mikiciński A, Garkava-Gustavsson L, Sehic J, Lewandowski M. and Sobiczewski P Assessment of fire blight tolerance in apple based on plant inoculations with Erwinia amylovora and DNA markers. Trees 26: Garkava Gustavsson L., Antonius K., McDonagh D., Gallagher T. and Nybom H Do we preserve unique apple germplasm? Acta Hort. 918: Karhu S., Antonius K., Rantala S., Pluta S., Ryliskis D., Schulte E., Toldam-Andersen T.B., Kaldmäe H., Rumpunen K., Sasnauskas A., Strautina S A multinational approach for conserving the European genetic resources of currants and gooseberry. Acta Hort. 926: Widén C., Ekholm A., Piwowar-Zail D. and Rumpunen K Antioxidant activity of polyphenolrich fruits on human erythrocytes. Berries: From genomics to sustainable production, quality and health. Acta Hort. 926: Ruan C.J., Nybom H. and Rumpunen K. Advances in improvement of quality and resistance in a multipurpose crop: sea buckthorn. Crit. Rev. Biotechnol. (In press) Widén C., Coleman M.D., Renvert S. and Rumpunen, K. Protection of human erythrocytes against oxidative stress by berries. J. Berry Res. (In press) Garkava-Gustavsson L., Zborowska A., Sehic J., Rur M., Nybom H., Englund J.-E., Lateur M., van de Weg E. and Holefors A. Screening of apple cultivars for resistance to European canker, Nectria galligena. Acta Hort. (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) Sehic J., Garkava Gustavsson L. och Nybom H. More harmonization needed for DNA-based identification of fruit tree germplasm. Acta Hort. (In press) Vagiri M., Johansson E. and Rumpunen K Health promoting compounds in black currants - the start of a study concerning ontogenetic and genetic effects. Acta Hort. 946: Rumpunen K., Vagiri M. and Ekholm A Variation in content of major polyphenols in blackcurrant germplasm. Acta Hort. 946: Manuskript Dey E.S., Ahmadi-Afzadi M., Nybom H. and Tahir I. Protection against blue mould (Penicillium expansum) in apple using an environmental-friendly food-grade emulsion containing alkylresorcinols (ARs) from rye bran. Submitted to J. Agr. Food Chem. Nybom H., Ahmadi-Afzadi M., Hertog M. and Sehic J. DNA marker-assisted evaluation of fruit firmness at harvest and post-harvest fruit softening in apple germplasm. Submitted to Tree Genet. Genomes. Nybom H., Cervin-Hoberg C. and Andersson M. Oral provocation with four apple cultivars affects oral symptom severity in birch pollen-allergic individuals. Submitted to Allergy. Persson Hovmalm H., Bryngelsson T. and Nybom H. Effect of storage on the allergen Mal d 1 in Swedish-grown apple cultivars and selections. Submitted to Sci. Horticult. Ghasemkani M., Sehic H., Ahmadi-Afzadi M., Nybom H. and Garkava-Gustavsson L. Screeing for partial resistance to fruit tree canker in apple cultivars. Submitted to Acta Hort. 4) Förädling av potatis Publikationer i internationella tidskrifter Carlson-Nilsson, B.U. & Zoteyeva, N.M. 2010: Crossability of wild potato species and advanced 12

13 breeding lines resistant to late blight. EuroBlight, PPO-Special Report no. 14, Ali A., Lenman M., Moushib L., Ohlsson K., Levander F., Carlson-Nilsson U., Zoteyeva N., Liljeroth E., Andreasson E Paranoid potato: Phytophthora resistant genotype show constitutively activated defence. Plant Signaling and Behavior, 7:3, 1 9. Carlson-Nilsson U., Zoteyeva N., Reslow F Glycoalkaloid contant in potato tubers with different levels of resistance to Phytophthora infestans. EuroBlight, PPO-Special Report. (In press) 5) Studier av potatisbladmögel och resistensförädling Publikationer i internationella tidskrifter Bos JIB, Armstrong MR, Gilroy EM, Beovink PC, Hein I, Taylor RM, Zhendong T, Engelhardt S, Vetukuri RR, Harrowe B, Dixelius C, Bryan G, Sadanandom A, Whisson SC, Kamoun S, Birch PRJ Phytophthora infestans effector AVR3a is essential for virulence and manipulates plant immunity by stabilizing host E3 ligase CMPG1. Proc Natl Acad Sci USA 107: Roos J, Hopkins R, Kvarnheden A, Dixelius C The Impact of Global Warming on Plant Diseases and Insect Vectors in Sweden. Eur J Plant Pathol 129:9-19. Open access web version Vetukuri RR, Avrova AO, Grenville-Briggs LJ, van West P, Söderbom F, Savenkov EI, Whisson SE, Dixelius C 2011a. Evidence for involvement of Dicer-like, Argonaute, and Histone Deacetylase proteins in gene silencing in Phytophthora infestans. Mol. Plant Pathol. 12: Vetukuri RR, Zhendong T, Avrova AO, Savenkov EI, Dixelius C, Whisson SC. 2011b. Silencing of the PiAvr3a effector-encoding gene from Phytophthora infestans by transcriptional fusion to a short interspersed element. Fung. Biol. 115: Whisson SC, Avrova AO. Vetukuri RR. Dixelius C Can silencing of transposons contribute to diversity of pathogenicity and virulence in Phytophthora? Mobile Genetic Elements (dx.doi.org/ /mge20265). Fagerström T, Dixelius C, Magnusson U, Sundström JF Risk Research on GM crops is a Dead Parrot. EMBO Rep. (doi: /emor ). Dixelius C, Fagerström T, Sundström J European agricultural policy goes down the tubers. Nature Biotechnology (30(6) June). Beste, L., Nahar, N., Dalman, K., Fujioka, S., Jonsson, L., Dutta, P., Sitbon, F Synthesis of hydroxylated sterols in transgenic Arabidopsis plants alters growth and steroid metabolism. Plant Physiology 157: Avhandlingar inom programmet Ramesh R. Vetukuri Gene silencing mechanisms in Phytophthora infestans. PhD thesis. Acta no.26. SLU. Manuskript Vetukuri RR, Åsman AKM, Tellgren-Roth C, Jahan SN, Reimegård J, Savenkov E, Söderbom F, Avrova AO, Whisson SC, Dixelius C Biogenesis of small RNAs homologous to effectorencoding genes and transposable elements in the oomycete, Phytophthora infestans. Vetukuri RR, Åsman AKM, Jahan SN, Fogelqvist J, Reimegård J, Tellgren-Roth C, Savenkov E, Söderbom F, Avrova AO, Whisson SC, and Dixelius C. (2012) Deep sequencing reveals a diverse class of small RNAs targeting genomic hotspots, trna and mitochondrial genome in Phytophthora infestans. Jahan SN, Åsman AKM, Dixelius C. Integrated managements to control Phytophthora infestans. Jahan SN, Åsman AKM, Dixelius C. Doorkeeper genes, guarding the host from P. infestans entrance. Åsman AKM, Jahan SN, Vetukuri R, Fogelqvist J, Reimegård J, Tellgren-Roth C, Savenkov E, Söderbom F, Avrova AO, Whisson SC, and Dixelius C. Rapid adaptation of Swedish P. infestans is associated with epigenic changes. Nahar, N., Petersson, E., Arif, U., Beste, L., Dalman, K., Dutta, P., Jonsson, L., Sitbon, F. Transcript profiling of two potato cultivars during tuber light exposure of wounding reveals key genes in glycoalkaloid biosynthesis. Nahar, N., Petersson, E.V., Dutta, P.C., Broberg, A., Åslund-Tröger, R., Jonsson, L., Sitbon, F. Cholesterol is a glycoalkaloid precursor in potato plants. 13