Årsaker til variasjoner i glutenkvaliteten i norsk hvete

Transkript

1 Årsaker til variasjoner i glutenkvaliteten i norsk hvete Korn feb Shiori Koga, Nofima As shiori.koga@nofima.no

2 Bakgrunn (Uthayakumaran et al., 1999) Korn feb

3 Bakgrunn Høyde av brød (mm) Korn feb Proteininnhold (%) (Uthayakumaran et al., 1999)

4 Protein innhold 13.2 % Protein innhold 12.9 % Sterk gluten Svak gluten (Aamodt et al., 2004) Glutenkvalitet er viktig for brødbaking! Korn feb

5 Motstand (N) Reologisk analyse av gluten R max Sterk R max Svak Avstand (mm) Høy og positiv korrelasjon mellom R max og brødvolum (Kieffer et al. 1998) Korn feb

6 Glutenkvalitet Arv Dyrkingsmiljø Korn feb

7 R max (N) Veldig bra Bra Dårlig År - lokasjon (Moldestad et al.,2011) Korn feb

8 R max (N) R 2 =0.52 < 18 C Gjennomsnitts temperatur ( C) (Moldestad et al.,2011) Korn feb

9 Hypotese 1 Variasjon i temperatur forårsaker variasjon i glutenkvalitet Lav temperatur forårsaker dårlig kvalitet? <18 C Korn feb

10 Hypotese 1 Material og metoder Forsøk i klimakammer Sort: Avle, Bjarne, Berserk og Zebra Temperatur under kornfylling (dag/natt, C) 13/10 18/15 23/20

11 Forsøk i veksttunnel Sort: Bjarne og Zebra 4 Rad Plot Stengt N

12 Temperatur ( C) Gjennomsnitt dag (7:00-20:00) temperatur ( C) Plot C C Plot Rad 1 Rad 2 Rad 3 Rad 4 Rad C Plot N

13 Feltforsøk i Norge og USA Sort: Norsk; Bastian, Berserk, Bajass-5, Bjarne, Avle, Quarna, Zebra, Demonstrant og Vinjett Amerikansk; RB07, Sabin og Tom (Hard red spring (HRS) wheat) C C ( ) (2011)

14 R max (N) Hypotese 1 Resultater Resultater fra forsøk i klimakammer Avle Berserk Bjarne Zebra Lav temperatur ga høy R max / / /20 Temperature (dag/natt) Lav temperatur forårsaket ikke dårlig kvalitet (Koga et al., 2015)

15 R max (N) Resultater fra forsøk i veksttunnel Zebra 2010 Bjarne 2010 Zebra 2011 Bjarne Dag temperatur ( C) (Moldestad et al.,2014) R max verdi økt med temperatur Lav temperatur forårsaket dårlig kvalitet

16 Resultater fra feltforsøk Sort Protein innhold (%) R max (N) Norge N (n=110) HRS (n=28) 12.8 b 0.62 b 17.0 a 0.52 b Norway USA USA N (n=48) 16.4 a 0.78 a HRS (n=12) 17.2 a 0.84 a (Uhlen et al., 2015) Hvete som var dyrket i USA hadde høyere gjennomsnitt R max Variasjoner i glutenkvalitet i begge lokaliteter Hvete dyrket i noen dyrkingsmiljø i Norge hadde høy R max

17 Oppsummering Klimakammer (Koga et al., 2015) Veksttunnel (Moldestad et al., 2014) Feltforsøk (Uhlen et al., 2015) Forårsaker lav temperatur dårlig glutenkvalitet? Lav temperatur under kornfylling forårsaket ikke dårlig glutenkvalitet Lavere R max ved lav temperatur og R max økte med temperatur Gjennomsnitt R max var høyere i hvete dyrket i USA (høyere temperatur) Hvete dyrket i Norge hadde også høy R max (Lavere temperatur) Glutenkvaliteten ble dårlig når temperaturen under kornfylling var lavere, men lav temperatur i seg selv forårsaket ikke dårlig kvalitet

18 Hypotese 1 Lav temperatur Hypotese 1 Dårlig glutenkvalitet Korn feb

19 Hypotese 2 Lav temperatur Andre miljøfaktor Fusarium? Hypotese 2 Protease fra Fusarium (eller andre organismer) forårsaker dårlig glutenkvalitet Dårlig glutenkvalitet Korn feb

20 Motstand (N) Hypotese 2 bakgrunn 0.7 Force (N) 0,7 0,6 Finans Olivin 4t 16t 4t 16t C 0, ,4 0,3 0, ,1 0, Distance (mm) -0,1 Avstand (mm) Dårlig glutenkvalitet Korn feb

21 Motstand (N) Patogen infisert korn (%) Hypotese 2 bakgrunn 0.7 Force (N) 0, ,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0, Distance (mm) -0,1 Avstand (mm) Finans Olivin 4t 16t 4t 16t C M.nivale Fus. spp Fus. gram Østafjells/ Buskerud Graminor Rød Dårlig glutenkvalitet Korn feb

22 Lav temperatur Nedbør Gunstig miljø for Fusarium Økning i forekomst av Fusarium Fusarium infisert Protease aktivitet Dårlig glutenkvalitet Korn feb

23 Hypotese 2 Analyse av hvete som var smittet med F. graminearum 2D gel separasjon av total proteiner (urea ekstrakt) Normal (Finans) Fusarium infisert Korn feb

24 Størrelsesfordeling av glutenproteiner vha. SE-Kromatografi SDS-løselige proteiner mau mau Normal (Bjarne) Fusarium infisert SDS-uløselige proteiner ml Korn feb ml

25 Hypotese 2 Resultater Zymografi: metode som kan måle protease-aktivitet i hvete korn/mel Normal Bj Ze Fusarium Bj Ze Mi Su infisert Bj: Bjarne Ze: Zebra Mi: Mirakel Su: Sumai 3 Korn feb

26 R max (N) R max (N)-Årets kvalitet 2015 (Høsthvete) Sort: Ellvis Finans Kuban Magnifik Olivin Skagen Korn feb

27 Protease-aktivitet i prøve fra Romerike og Apelsvoll Fin Oli Fusarium Viken Romerike Oppland Apelsvoll Rød Korn feb

28 R max (N) R max (N)- Finans og Olivin fra Årets kvalitet Fin Oli Fin Oli Fin Oli Fin Oli Fin Oli Viken (Vestfold) Romerike Oppland Apelsvoll Graminor - Rød Korn feb

29 Oppsummering Lav temperatur i seg selv forårsaket ikke dårlig glutenkvalitet Andre miljøfaktorer sammen med lav temperatur påvirker trolig glutenkvalitet Fusarium? Analyse av korn som var smittet med F. graminearum viste at glutenproteiner var nedbrutt i kornet/mel og hadde høy protease-aktivitet som brøt ned glutenproteiner Analyse av høsthvete fra 2015-forsøket viste dårlig glutenkvalitet (lav R max ) i prøver fra Romerike Disse prøvene hadde protease-aktivitet Videre arbeid Identifisere proteaser (type, kilde, osv ) Korn feb

30 Samarbeidspartnere NMBU Anne Kjersti Uhlen Nofima Ulrike Böcker Ellen F. Mosleth Anette Moldestad NIBIO Bernt Hoel Ingerd S. Hofgaard Heidi U. Aamot Graminor Jon Arne Dieseth Rothamsted Research Peter Shewry Paola Tosi Takk til Konsortium i prosjektet «Future Wheat» og «Quality Wheat» Morten Lillemo for Fusarium infiserte prøver Forskningsprosjekter er finansiert av Fondet for forskningsavgift på landbruksprodukter (FFL) og Forskningsmidler over jordbruksavtalen (JA) Korn feb

31 Takk for oppmerksomheten