Institutionen för växtskyddsbiologi

Transkript

1 Institutionen för växtskyddsbiologi Växtskyddsbiologi är en tvärvetenskaplig konstellation med goda möjligheter för forskningssamarbete såväl inom som utanför institutionens område. Forskning bedrivs inom resistensbiologi, integrerat växtskydd och kemisk ekologi med syftet att utveckla förståelsen för biologiska resurser och ett hållbart utnyttjande av dem. Forskningsinsatserna är inriktade på både grundforskning och tillämpad forskning. Tillämpad växtskyddsforskning bedrivs i samarbete med industrin och fokuserar främst på utvecklingen av miljömässigt hållbara strategier för sjukdoms och skadedjursbekämpning inom jordbruk och hortikultur, både i Sverige och internationellt. Vår styrka är kombinationen av gedigen grundforskning och välutvecklade tillämpningar för att möta samhällets behov av ny kunskap, kompetens och innovationer inom området för växtskyddsbiologi. Våra framtida utmaningar är att behålla mångfalden inom forskningen, öka samarbetet mellan forskningsenheterna samt att trygga forskningsmedel på lång sikt. Mål och handlingsplan Forskning Vår uppgift är att utveckla plattformarna Insect Ecology, Ethology and Evolution (IC E3) och PlantLink vid institutionen. Dessa plattformar är beroende av och stöds av extern finansiering. Ökat samarbete inom forskning vid de tre forskningsenheterna är nödvändigt och kommer i framtiden att kräva strategisk investering från institutionen. Doktorander och medarbetare Vi strävar efter att stödja den professionella utvecklingen av våra doktorander mot framtida karriärer inom forskning, relevant industri samt offentliga inrättningar. Vår målsättning är även att lägga större vikt vid strategisk rekrytering av doktorander samt karriärsutvecklingen för unga och etablerade forskare. Vår personal arbetar löpande för att tillgodogöra sig fortbildning inom undervisning och projektledning. Forskning och utbildning bygger på en stimulerande arbetsmiljö. Vi arbetar ständigt med att förbättra vår arbetsmiljö inkluderat vetenskapliga instrument, laboratorie och kontorsutrymmen samt gemensamma vetenskapliga och sociala aktiviteter. Kommunikationsstrategi Publicering i högt ansedda vetenskapliga tidsskrifter är grunden till att locka till sig studenter och extramurala forskningsmedel. Alla seniora forskare förväntas publicera minst två internationella publikationer varje år. Vidare strävar vi efter att kommunicera vår forskning till intressenter, exempelvis genom populärvetenskapliga publikationer och deltagande i öppet husaktiviteter.

2 Forskningsenheter 1. Enheten för resistensbiologi Beskrivning av kompetensområdet Målsättningen för enheten för resistensbiologi är att möta den framtida minskningen av tillgängliga kemiska svampbekämpningsmedel samt påverkan av klimatförändringar som leder till ökad risk för växtsjukdomar. Detta kommer att göras genom att generellt optimera förhållandet mellan avkastning och insatser inom jordbruk genom att skapa en grund för växtresistensförädling och beslutsstödssystem. Vår forskning fokuserar i huvudsak på hur växter försvarar sig mot sjukdomsbildande algsvampar, svampar och bakterier. Utöver detta är vi även intresserade av bakomliggande evolutionära krafter i samspelet mellan patogener och växter, samt hur olika stressvägar samverkar för att skapa resistens som är mer stabil över tid. Våra kompetensområden kan delas in i följande underavdelningar: Mekanismer för resistens och mottaglighet Vårt huvudsakliga fokus är potatisbladmögel orsakad av Phytophthora infestans, en av de mest förödande växtpatogenerna. I svenskt jordbruk används nästan en tredjedel av alla svampbekämpningsmedel mot denna sjukdom. Det finns ett stort behov av ett flertal nya resistensmekanismer. Vi arbetar med resistens mot denna sjukdom och bedriver även samarbete med potatisväxtförädlare. Resistensmekanismerna undersöks genom identifiering och karakterisering av proteiner som är inblandade i interaktionen mellan Phytophthora och växten. Detta görs genom proteomiska, fosfoproteomiska och transkriptomanalytiska studier såväl som mikroskopi. Hypoteser testas genom att uttrycka kandidatgener i transgena växter och genom klassisk biokemi. Vi undersöker också två andra viktiga patogener på potatis; Alternaria och Dickeya. Dessa används i jämförande studier med Phytophthora, exempelvis med signaleringsmutanter. Vi har även inlett studier av interaktioner mellan flera organismer. Inducerad resistens (IR) För att uppnå en effektiv och hållbar växtskyddsstrategi måste olika metoder kombineras. Vi utför tillämpade försök med inducerad resistens i växthus och i fält kombinerat med klassiska fungicider. Vi är också intresserade av kombinationen IR och samodlingssystem som används i system med integrerat växtskydd (IPM). Växtskyddsprodukter med låg toxicitet och biologiska bekämpningsmedel är också av intresse. Evolutionära krafter hos antagonistisk växelverkan på populations och fältnivå Genom att kombinera biokemiska och genetiska kunskaper med teorier om ekologi, evolutionsbiologi och resistensbiologi studerar vi växtförsvar och patogenitet. Detta görs exempelvis för svenska populationer av Solanum dulcamara och patogenerna P. infestans och Alternaria solani. Potatis Phytophthora (Alternaria, Dickeya) interaktioner Odlade fält Sexuella korsningar+ genomeditering + transgena växter Vilda populationer Solanum tuberosum Förbättrad potatis och inducerad resistens (exogent tillförd) Laboratoriet Solanum dulcamara Proteomik Transkriptom Mikroskopi Biokemi Nuvarande fokus för strategiskt viktig grundforskning kombinerad med tillämpade aspekter inom resistensbiologi.

3 Övergripande målsättning Vårt huvudsakliga mål är att skapa en kunskapsbas med syftet att balansera den evolutionära kapprustningen mellan växten och Phytophthora och andra viktiga patogener mot växtens fördel. För att kunna skapa ett hållbart system som kan förse de odlade grödorna med effektiva resistensegenskaper finns det behov av många nya resistenskällor. Ett övergripande mål är att kombinera grundforskning och tillämpad forskning inom resistensbiologi. Högkvalitativ och relevant forskning kräver fokus på ett fåtal begränsade underområden.

4 2. Enheten för integrerat växtskydd Beskrivning av kompetensområdet Matproduktionen står inför en rad utmaningar orsakade av globala förändringar i miljön och samhället. Utvecklandet av hållbara odlingssystem är nödvändigt för att möta dessa utmaningar. Integrerat växtskydd (IPM) är en ekosystembaserad, tvärvetenskaplig strategi som fokuserar på, att långsiktigt förebygga angrepp av skadegörare med hjälp av en kombination av åtgärder som exempelvis biologisk kontroll, kemisk kontroll och odlingsteknik. Metoder för reglering av skadegörare väljs ut och tillämpas på ett sätt som minimerar risker för människors hälsa och miljö. IPM är mycket eftersträvansvärt tack vare dess miljömässiga och ekonomiska fördelar. Ett nytt EU direktiv (2009/128/EC) anger att IPM ska användas i all skadegörarbekämpning inom lantbruket från och med IPM program inkluderar såväl storskaliga som småskaliga enheter inom jordbruk och trädgård, både professionella och privata. Det finns emellertid fortfarande en betydande kunskapsbrist som försvårar användandet av IPM. För att utforma optimala integrerade växtskyddsstrategier krävs ett tvärvetenskapligt angreppsätt som knyter samman teoretisk och tillämpad ekologi. Det krävs goda kunskaper om skadegörarnas biologi och ekologi och samspelet mellan organismgrupper ovan och under jord. Vidare krävs väl utförda fältförsök grundade i ekologiska teorier. Enheten för integrerat växtskydd har utvecklat en bred och djup kunskapsbas inom IPM som sammanlänkar grundforskning och tillämpad forskning. Detta har skett genom ett tvärvetenskapligt arbetssätt inom gruppen, såväl som med andra grupper inom SLU och institutioner i och utanför Sverige. Genom att utforma forskningsprogram som omfattar samtliga steg från att definiera frågeställningar från praktiken, genomföra vetenskapliga försök och till att återföra resultatet till fältsituationen igen, skapar vi nya möjligheter att utveckla hållbara och säkra växtskyddsstategier. Enheten för integrerat växtskydd bedriver forskning i direkt kontakt med odlare och intressenter inom lantbrukssektorn. Vi bedriver forskning relaterade till tillämpade problem och samverkar med intressenter för att undersöka nya möjligheter att utveckla hållbara och motståndskraftiga växtskyddsstrategier, samt för implementeringen av forskningresultat. Undervisning bedrivs i nära anknytning till grundforskning såväl som tillämpad forskning med syftet att förbereda studenterna på att spela en viktig roll i framtidens hållbara växtskydd. Målet med vår forskning är att förbättra, utveckla och implementera IPM program genom att samordna odlingstekniska metoder, biologisk bekämpning, semiokemikalier och beslutsstödsverktyg. Vi genomför laboratorie, semifält och fältförsök i ett odlingssystem perspektiv. Detta arbetssätt möjliggör såväl utvecklandet av nya praktiska tillämpningar som test av ekologiska hypoteser. Övergripande mål såsom bevarande av biologisk mångfald och ekosystemtjänster och matsäkerhet uppnås genom implementeringen av våra resultat. Det slutgiltiga målet är att tillsammans med aktörer inom lantbrukssektorn skapa nya växtskyddsprogram och därigenom underlätta införandet av IPM som växtskyddsstrategi. Övergripande målsättning Utveckla hållbara odlingssystem med motståndskraft mot skadegörare för dagens och morgondagens lantbruk baserade på ekologiska teorier. Utveckla samarbete mellan olika intressenter inom lantbrukssektorn gällande växtskyddsfrågor. Utveckla undervisningen inom växtskydd.

5 Inom ramen för denna målsättning fokuserar Enheten för integrerat växtskydd på ett flertal områden: Trofiska interaktioner och deras samverkan inom integrerat växtskydd. Biologiska bekämpningsmetoder och odlingstekniska åtgärder var för sig och i olika kombinationer. Biologisk mångfald och dess påverkan på skadegörare över och under jord. Integrering av semiokemikalier i olika växtskyddsstrategier. Utveckla nya växtskyddsprogram som förlitar sig mer på biologiska och odlingstekniska åtgärder än på kemisk bekämpning. Använda deltagarbaserade forskningsmetoder för att öka relevansen i forskningen och underlätta implementeringsfasen. Utöka undervisning inom växtskydd så att den ingår i fler relevanta studieprogram.

6 3. Enheten för kemisk ekologi Beskrivning av kompetensområdet och övergripande målsättning Alla organismer kommunicerar främst med kemiska signaler. Forskningsområdet kemisk ekologi berör etologi, ekologi och evolution inom kemisk kommunikation. Vår forskning fokuserar på grundläggande biologiska frågeställningar och kombinerar vår kompetens inom kemisk ekologi, insektpatologi och kemi. Vi identifierar de kemiska signaler som används mellan djur, växter och mikroorganismer och beskriver de fysiologiska och beteendemässiga mekanismerna inom kemisk kommunikation. Vårt mål är att på ett strategiskt sätt planera och understödja grundforskning i enlighet med samhällets behov på nationell såväl som på internationell nivå. Vi kommer att tillämpa denna kunskap för att utveckla kontrollmetoder för insekter inom jord, trädgårds och skogsbruk samt även veterinärmässig och medicinsk entomologi. Vårt övergripande mål är att utveckla effektivare och mer innovativa verktyg för att minska användningen av pesticider. Våra huvudsakliga forskningsområden är: Interaktionen mellan insekter och växter Växter producerar en mängd olika kemikalier som formar ekologi och evolution i samspelet med andra djur. Vi studerar hur bakomliggande sensoriska processer inklusive bakomliggande fysiologiska och molekylära mekanismer påverkar insekters beteende. Kunskapen om kemiskt förmedlad interaktion mellan insekter och växter utgör en plattform för nya och miljömässigt säkra tillämpningar för att möta samhällets ökande efterfrågan av hållbar produktion och matsäkerhet. Detta är en fortsättning på vårt tidigare arbete med samspelet mellan insekter. Feromoner som förmedlar interaktioner mellan insekter har kommit att bli en hörnsten i moderna strategier för IPM. Interaktionen mellan insekter och mikrober Mikrober samverkar med djur och växter. Samspel mellan mikroorganismer och växtätande insekter är väl utbrett men dess betydelse har inte till fullo identifierats. Med hjälp av nya verktyg inom molekylärbiologi, analytisk kemi och sensorisk insektsfysiologi växer detta forskningsområde snabbt vilket utgör en värdefull grund för innovativ forskning. Mikrobiella mutualister och symbionter till växtätande insekter bereder möjligheter för helt nya strategier för bekämpning av insekter. Interaktionen mellan insekter och vertebrater Vi utför tvärvetenskapliga studier av sjukdomsvektorers kemiska ekologi och etologi från landskapsnivå till molekylnivå. Grundläggande studier av kemosensoriska systems funktion samt beteende ger en förståelse för hur sjukdomsvektorer anpassar sig till interna fysiologiska förändringar och till externa förändringar i miljön. Målsättningen med vår forskning är att förstå kemiskt förmedlade beteenden beträffande sjukdomsvektorer hos djur med målet att utveckla hållbara verktyg för bekämpning av insektsvektorer. Nuvarande fokus för forskning inom kemisk ekologi har flyttats från att ha legat huvudsakligen på samspelet mellan insekter till ett fokus på samspelet mellan växter och insekter och mellan mikrober och insekter.

7 Forskningsmål Att driva forskning inom kemisk ekologi framåt och förbli i framkant av vårt forskningsområde. Att kontinuerligt söka efter praktiska tillämpningar för vårt arbete och därigenom bidra till samhället. Att fortsätta vår forskning med modulering av doftrespons, huvudområde för Linnaeusprogrammet IC E3, hos växtätande insekter, insektsvektorer och modellinsekten Drosophila. Att bredda vår forskning inom interaktionen mellan insekter och mikrober och samarbetet med SLU:s tvärvetenskapliga plattformar, till exempel Swedish Metabolomics Centre (SMC). Att stärka kopplingarna till molekylär växtforskning vid SLU Alnarp och Lunds Universitet inom nätverket PlantLink. Internationellt samarbete och utbyte innefattar ledande grupper inom vårt område, till exempel universiteten Cornell, PennState och Wageningen. En större ansträngning görs för att öka kapaciteten i Afrika och Latinamerika. Att behålla kopplingen till Phero.Net AB, ett företag som har registrerat en feromonbaserad metod för insektsbekämpning i Sverige och som innehar patent baserad på vår forskning.

8 Utbildning 1. Grundutbildning Växtskyddsbiologi är inblandad i undervisning inom alla yrkesutbildningar på Alnarp. Undervisningen speglar forskningen på institutionen och bedrivs huvudsakligen inom ämnena växtskydd, ekologi, kemi och växtfysiologi. Den största volymen undervisning görs inom trädgårdsutbildningarna, trädgårdsingenjör och hortonom, men betydande insatser görs även inom lantmästar, landskapsingenjör och landskapsarkitektutbildningarna. Vidare har vi undervisning i avancerade kurser inom mastersprogrammet i Agroecology, där vi bland annat är ansvariga för den första kursen på programmet. Dessutom har vi kursansvar för Praktik i forskningsmiljö vilken ger studenter inblick i pågående forskningsverksamhet. Mål Institutionen har som målsättning att utöka volymen av undervisningen inom de ramar som ges, samt att öka kvalitén inom undervisningen och därmed uppnå förbättrade resultat på kursvärderingarna. Vi undervisar i ämnen som är starkt kopplade till frågor inom miljö och uthållig produktion och ser ett ökat behov av mer undervisning inom dessa ämnen. Vi vill även stärka och profilera oss inom undervisning där frågor associerade med hälsa och matkvalitet är centrala. En ökad volym på undervisningen och ett fokus på kvalitetssäkring innebär att fler lärare, inklusive personer med sin bas inom forskningen, ska bli inblandade i undervisningen. Detta ska leda till att vi bibehåller en hög kvalité på våra avancerade kurser och att fler studenter lockas till dessa kurser genom att vi aktivt marknadsför kurserna både inom och utom landet. En uttalad ambition är att fortsätta att utveckla kurser inom vårt verksamhetsområde i samarbete med universitet och institut i utvecklingsländer, där vi genom våra goda internationella kontakter avser att verka för att öka lärarutbytet samt antalet utbytesstudenter. Slutligen vill vi utveckla utbildningen i generiska kunskaper och att tydligare koppla våra kurser till den generiska progression som utarbetas inom de olika utbildningarna. 2. Forskarutbildning Växtskyddsbiologi har för närvarande 13 aktiva doktorander vid de tre enheterna. Ett stort antal doktorander har nyligen försvarat sin avhandling och institutionen befinner sig i en fas där nya doktorander ska fasas in och rekryteras. Mål Institutionen målsättning är att vara attraktiv för studenter från SLU såväl som för nationella och internationella sökande från andra lärosäten och kunna erbjuda en god forskarutbildning. För att säkerställa att handledningen har hög kvalité och en bred kompetensbas skall varje doktorand förutom huvudhandledare ha åtminstone två biträdande handledare. Vidare bör doktoranden vara ansluten till en forskarskola samt delta i internationella konferenser för att få ett ökat kontaktnät. Ett uttalat mål är att doktoranderna i ökad omfattning involveras i undervisningen på grund och avancerad nivå för att få pedagogiska erfarenheter och färdigheter. Under doktorandtiden skall ett lämpligt kursutbud finnas tillgängligt för doktoranden och vi ämnar utveckla detta genom eget arbete med såväl etablerade kurser som nya kurser och genom samarbeten med andra institutioner. Vårt mål är att avhandlingarna skall vara av hög kvalité och innehålla artiklar som har bra spridning och som citeras inom sitt forskningsfält. Ett andra mål är att våra blivande doktorers kunskaper och färdigheter ska ge dem god konkurrensförmåga om akademiska tjänster och/eller tjänster inom andra sektorer.

9 Samverkan inom växtskydd SLU har historiskt sett haft en stor roll för kunskapsuppbyggnad och rådgivning inom produktion i jord, skogs och trädgårdsbruket där växtskyddsfrågor har spelat en stor roll. Sedan ett par decennier har SLU haft ett delvis annorlunda och bredare uppdrag där grundläggande forskning och andra ämnesområden än de traditionella jord och skogsbruksämnena kommit mer i fokus. Den direkta rådgivningen i växtskyddsfrågor sker idag från andra organisationer, både offentliga och privata. I linje med förslag från den senaste internationella utvärderingen av SLU (KoN 09, Kvalitet och Nytta) har SLU nyligen gjort satsningar på samverkan, bl.a i form av ett antal samverkanslektorer. I Alnarp är Partnerskap Alnarp en stor tillgång för att förbättra samverkan med de produktionsinriktade delarna av näringen, och en god plattform för samverkan inom för växtskyddet relevanta forskningsområden i Skåne. Institutionens övergripande samverkansstrategi är att förbättra kontakterna med samhällets aktörer inom växtskyddsområdet och öka förståelsen för SLUs nuvarande roll och uppdrag. Vi vill i samverkan med näring och andra intresseorganisationer inom växtskyddet få till stånd växtskyddsforskning som kan ge nya lösningar på framtidens växtskyddsproblem och som kan bidra till en hållbar utveckling inom växtproduktionen. Resurser En av SLUs samverkanslektorer är placerad vid Institutionen (Erland Liljeroth) och Stf prefekt (Åsa Lankinen) har avsatt tid för samverkansuppgiften. Mål Vidareutveckla och etablera regelbundna kontakter med offentliga och privata aktörer inom växtskydd, organisationer för ekologisk odling och miljöorganisationer genom att regelbundet bjuda in till informationsseminarier om institutionens forskning samt aktivt delta i näringarnas aktiviteter inom växtskydd. Vi skall tillhandahålla uppdaterade hemsidor om pågående växtskyddsforskning (Växtskydd Alnarp och Institutionens hemsidor). Stimulera institutionens forskare att delta i samverkansuppgiften och därmed öka synligheten av våra forskare på tillämpningarnas olika arenor, bl.a. genom att stimulera forskare att skriva faktablad/växtskyddsnotiser. Söka finansiering för fler tillämpade forskningsprojekt av hög kvalitet inom växtskydd och vidareutveckla deltagardriven forskning där odlare och rådgivare deltar i forskningsplaneringen. Klargöra behovet av samverkan mellan grundläggande forskning och tillämpad forskning och visa upp goda exempel där grundläggande och tillämpad forskning går hand i hand. Vi vill också stimulera forskare inom olika forskningsområden, som teknik, lantbruksvetenskap och biologi, att samverka i växtskyddsfrågor. Vidareutveckla samverkan med skolväsendet genom att ta emot besök av skolklasser och erbjuda praktik och skolprojekt för intresserade elever.