Tilpassa plantemateriale for økning av matproduksjonen i et klima i endring

Transkript

1 Tilpassa plantemateriale for økning av matproduksjonen i et klima i endring Hurtigruteseminaret november 2013 Odd Arne Rognli Institutt for plante- og miljøvitenskap, UMB

2 Disposisjon Innledning Matproduksjon og grovfôr Hva skjer med klimaet? Klimatilpasning Hvordan øke produksjonen? Grunnlaget for planteforedling Forskningsprosjektet Varclim Public private partnership (PPP) Prebreeding Konklusjoner

3 Landbruks- og matpolitikken Stortingsmeldingen Øke matproduksjonen - Stor vekt på grasbasert husdyrhold 3

4 Jonathan Foley, Institute of the Environment, Univ of Minnesota 4

5 Befolkningsvekst trenger vi å dyrke mer mat? Endring i diett driver 2/3 av antatt behov for økt global matproduksjon fram mot 2050 Problem: mais og soya brukt hovedsakelig til fôr Konvertering av planter gjennom husdyr lav effektivitet Vi burde spise mindre kjøtt! Godt grovfôr burde være basis for husdyrproduksjonen Store krav til sorter, dyrking og konservering Hva med klimagassene, metan? Kraftfôrprisen? Henger politikken sammen? 5

6 Hvordan øke grovfôrproduksjonen med 25%? Øke areal Øke avling Dyrkingsteknikk Jordarbeiding, gjødsling Såtid Plantevern (ugras, skadedyr, sykdommer) Høstetid Konservering Utnytte klimaendringer Nye og bedre sorter Nye arter 6 Artsblandinger Foredlingsframgang i engvekster har vært liten

7 AVLINGSFRAMGANG I MAIS, SOYA OG HVETE I USA 7

8 TILPASNING (ADAPTASJON) HVORDAN SKJER DET? Fenotypisk plastisitet En genotype reagerer på klima ved å endre form, voksemåte etc Fysiologisk akklimatisering, f.eks. herding, er en form for fenotypisk akklimatisering Naturlig (og kunstig) seleksjon Ulik overlevelse og reproduksjon hos individer med ulik genotype Resultat: økotyper

9 TEST AV FOREDLINGSPOPULASJONER OG SORTER AV RAISVINGEL ULIK KLIMATILPASNING (A. Larsen, Graminor) Sorter Type Bjørke Fureneset Vågønes Dekning Avling Dekning Avling Dekning Avling FuRs9812, 0463, 0135 LpxFp 4x (1772) Napoleon Lp 4x FuRs0357, 0028 LpLpFp BC2 2x Hykor LmxFa 6x Fojtan LmxFa 6x Fure Fp 2x Retu Fa 6x Timotei Ph 6x Punia, Rakopan, Perun, LmxFp 4x Paulita (1457) (1863) Felopa, Agula FpxLm 4x Lp=flerårig raigras, Fp=engsvingel, Lm=italiensk raigras, Fa=standsvingel. Avling er sumavling over 2 år, dekning 2. år. Data fra Arild Larsen, Graminor Helt 9 ulike tilpasninger på det 3 stedene med innlandsklima (Bjørke), kystklima sør (Fureneset) og kystklima nord (Vågønes

10 PLANTEFOREDLING KREVER: Genetisk variasjon (sorter, naturlige populasjoner, eksotisk materiale) Kryssing og seleksjon Sortsutvikling og markedsføring 10 Studier av lokale populasjoner av engsvingel på Bioforsk Løken i Valdres

11 11 Hurtigruteseminaret 2013 HVA FØRER KLIMAENDRINGENE TIL? Lengre vekstperiode noe tidligere vår Noe høgere veksttemperatur Mer nedbør og mer varierende nedbør Større variasjon mellom år Hva skjer med planteveksten? Økt biomasseproduksjon Flere høstinger i sesongen av engvekster, utvide beitesesongen Temperatur endrer seg, ikke daglengden nye samspill Resultat: Behov for plantesorter med annen klimatilpassing Behov for planter med et større produksjonspotensial Mulig å dyrke nye arter? Flerårig raigras, Raisvingel (Festulolium), nye engbelgvekster

12 12 Hurtigruteseminaret 2013 Utfordringer for planteforedling i nord De fleste av våre nytteplanter er innført til Norge i nyere tid Lite genetisk variasjon? Timotei, engsvingel Ingen steder på kloden med en slik kombinasjon av klimafaktorer hvor det også foregår planteproduksjon En utfordring å finne nye genetiske ressurser, spesielt av flerårige vekster Hvordan utnytte rask tilvekst som er en typisk tilpasning i norsk plantemateriale? Kan vi kombinere raskt vekst (stor førsteslått) og utvidet veksttid med god overvintringsevne og varighet? Har vi eller kan vi utvikle sorter som gir stabil avling over år i et mer uforutsigbart klima?

13 HVORDAN UTNYTTE EN LENGRE VEKSTSESONG? MANIPULERE MED SKYTETID? VOKSE LENGER UTOVER HØSTEN? Avling Skyting Typisk nordlig sort Mye nedbør? Vår Sommer Høst

14 UTNYTTE TIDLIGERE VÅR - HVA MED Å LAGE SORTER SOM SKYTER TIDLIGERE OG UNNGÅ VÅTE HØSTER? Skyting Avling Mye nedbør? 14 Vår Sommer Høst

15 15 Hurtigruteseminaret 2013 Forskningsprosjektet VARCLIM Genetisk og fysiologisk grunnlag for tilpasning av flerårige fôrvekster til et endret klima i Norge Finansiert av Matprogrammet i Norges forskningsråd,

16 Prosjektet VARCLIM klimatilpasning i engvekster Hypotese: Genetisk variasjon i eksisterende foredlingsmaterialer er ikke stor nok til å tilfredsstille framtidige endringer i klima og driftspress Vi trenger plantematerialer som tåler flere høstinger, dvs. har tidligere vekst og mer gjenvekst uten redusert overvintringsevne Bedre klimatilpasning Vekstavslutning og herding/avherding/reherding Metodikk: Kryssing og naturlig seleksjon/driftspress basert på feltforsøk ulike steder i Norge + grunnleggende studier

17 Vekstavslutning Vekstavslutning i Norild engsvingel styres av daglengden. Ikke-adapterte populasjoner styres av temperatur Raisvingel Raisvingel FuRs0135, LpxFp FuRs9812, LpxFp NORILD Engsvingel Bioforsk konferan sen 2010 Kilde: L. Østrem, A. Larsen

18 FELTFORSØK I VARCLIM Prebreeding Timotei for økt gjenvekstevne Vekstavslutning i arter med dårlig klimatilpasning (raigras, raisvingel) Vekstrytme i rødkløver (langdagsrespons) Varighet av rødkløver Betydningen av plantealder for overvintring

19 FORSØKSSTEDER Kyst og innland sør og nord + Midt-Norge TROMSØ BODØ TJØTTA ALTA KVITHAMAR FURENESET ILSENG ÅS SÆRHEIM

20 PREBREEDING seleksjoner SPECIES ID ALTA BODØ KVITH SÆRH BJØRKE TJØTTA FURE Total Possible LUCERNE MML TIMOTHY MTL9701+Grindstad 0 5 TIMOTHY-N MTV TIMOTHY-S MTF RED-CL-D Mix red clover-d RED-CL-T Mix red clover-t RED-CL-D-N B1D2+D3+VåRk RED-CL-T-N A1TD1+D2+C1T RED-CL-D-S LøRk RED-CL-T-S LøRk0393/ FL-T FuRs PRG-D-N Fagerlin PRG-T-N Ivar PRG-D-S FuRa PRG-T-S Figgjo 0 2 PRG-D Mix prg-d PRG-T Mix prg-t

21 Raisvingel for nordlige områder Angrep av snømugg (Microdochium nivale) på raisvingelfamilier i april på Vågønes, Bodø. Kantrad: Engsvingel Kilde: Arild Larsen Kantrad: Flerårig raigras

22 Overvintring av raigras på Ås, 2013 tele i jorda, uttørking på våren grunt rotsystem? Kilde: Mohamed Abdelhalim

23 Det nordiske Public-Private Partnership (PPP) programmet for pre-breeding in flerårig raigras. Utnytte ekotisk materiale for å skape nye variasjon ~400 accessions sown at DLF, Denmark Multiplication WP 2 DK 60 plants/acc All plants/acc Genotyping WP 6 DK, NO Phenotyping WP 4 DK, NO, SE, FI Recombination WP 5 DK, NO

24 Flytdiagram for PPP prosjektet pre-breeding i flerårig raigras (Lolium perenne L.) WP1 Requesting seed WP2 WP3 WP4 Seed multiplication Cultivar trials Phenotyping Broad breeding population Genotyping, diversity WP5 WP N, DK DK N, S, IS FIN, EE N, DK, S, FIN N, DK 2013 WP N, S, DK, IS FIN, IS, EE WP WP8 WP N, S, DK, IS FIN, IS, EE N, S, DK, IS FIN, IS, EE WP10 10

25 25 Hurtigruteseminaret 2013 Langsiktig utvikling av tilpasset plantemateriale? Hva er situasjonen i dag? Langsiktig utvikling av genressurser var tidligere en offentlig oppgave Norsk planteforedling utføres i dag av Graminor AS Det meste av genetisk variasjon som fantes i innsamlede lokale populasjoner er utnyttet Trenger økt offentlig ansvar for utvikling av genressursene (foredlingsforskning, pre-breeding) i arter som har et lite marked Public Privat Partnership (PPP) er en positiv utvikling Stor utfordring: Utprøving av foredlingsmaterialer og sorter Altfor få gode feltforsøk i nord med dagens system

26 TAKK FOR OPPMERKSOMHETEN! 26 Foto: O.A. Rognli