Genetikk i skogen. Jørn Henrik Sønstebø

Transkript

1

2 Genetikk i skogen Jørn Henrik Sønstebø

3 BAKGRUNN Genetisk variasjon basis for foredling Skogplanteforedling av gran Tradisjonell foredling Breeding without breeding Forvaltning av genetiske variasjonen - SUSTBREED Historisk genetisk variasjon innvandring av gran

4 VARIASJON I ULIKE EGENSKAPER NIBIO

5 FOREDLINGEN ER OPPTATT AV DEN GENETISKE VARIASJONEN Fenotypisk variasjon Genetisk variasjon Arvelig Miljøvariasjon NIBIO

6 HVORFOR FOREDLING? Over hele landet, skogplanter som gir % foredlingsgevinst i dag % er målet Økt nåverdi fra arealet volum, kvalitet og omløpstid Raskere CO 2 -binding etter hogst I forkant av klimaendringene Brutto volum slutthogst (m 3 ha -1 ) Bestandsfrø Plantasje 70m 3 76 år Planter per hektar 81 år (Kvaalen 2012 upubl.)

7 LYNGDAL FRØPLANTASJE BRUKT I TRØNDELAG 30 ÅR ETTER UTPLANTING Egenskap Stjørdal (Lyngdal Erikstad) vs K1-K3 Steinkjer (Lyngdal Nyland) vs L1-L3 Overlevelse -5 % +13 % Høyde +9 % +4 % Diameter +14 % +18 % Volum +36 % +40 % Kvistdiameter +7 % +2 % Stammekrok (negativt er positivt) -5 % -13 %

8 HVORDAN FOREGÅR FOREDLINGEN

9 AVKOMTESTING AVLSVERDI PÅ BAKGRUNN AV AVKOMMENES PRESTASJON + minst to andre lokaliteter, gradient lav-høy /nord-sør

10 BREEDING WITHOUT BREEDING Planting fra eldre frøplantasjer Identifisere de beste trærne DNA analyser Bestemme foreldre NIBIO

11 DRONER KAN BRUKES TIL Å MÅLE HØYDE 3D image generated and tree height me Photo: Marte Friberg Myre, Skogfrøverket

12 BREEDING WITHOUT BREEDING EN ALTERNATIV FOREDLINGSMETODE Kontrollerte krysninger erstattes av åpenpollinerte krysninger eller eventuelt plantinger fra frøplantasjer. Deretter finner man slektskapet mellom trærne ved hjelp av DNA analyser. Fordelen er at man ofte bare trenger å finne slektskapet mellom dem som har de beste egenskapene Eksisterende forsøk /plantinger kan benyttes Mulig å bruke for eksempel proveniensforsøk med nye DNA metoder NIBIO

13 GENETISK DIVERSITET I FRØPLANTASJENE Nye frøplantasjer med testa kloner Stor genetisk gevinst i å gå ned på antallet kloner Få kloner fører til tap av genetisk variasjon Det er viktig å bevare genetisk variasjon fordi: Genetisk diversitet gir større tilpasningsevne Produksjonsskogen er i liten grad skilt fra resten av skogen og man ønsker ikke stor reduksjon i genetisk diversitet

14 Genetisk gevinst (%) HVORDAN FÅR VI MER GENETISK GEVINST? Estimert foredlingsgevinst, Svenneby III Antall kloner i utvalget, de beste selekteres først Gevinst volum ved 90 år (produksjonstabell G17 + bonitetsøkning) Høydevekst (inkl foredlingspop, redusert for alderskorr. 0,8 og fremmedpollinering 25 %) Individ Avlsverdi Rank Høyde 1 20 % 2 16 % 3 15 % 4 13 % 5 12 % % 28 6 % 29 5 % 30 4 % % % % % % % %

15 SUSTBREED Approaching advanced-generation breeding in Norway spruce: balancing genetic gain and genetic diversity Finansiert av Skogfrøverket, Norges Forskningsråd og Skog og landskap Hovedmålsetningen er å utvikle en langsiktig strategi som gir størst mulig genetisk gevinst, men som samtidig ikke går på bekostning av genetisk diversitet. Mange nye frøplantasjer med testa kloner hvor mange kloner skal vi ha i frøplantasjen. Hvordan skal foredlingspopulasjonen struktureres for å sikre størst mulig gevinst og samtidig

16 GENETISK DIVERSITET I TO FORSKJELLIGE FRØPLANTASJER Kaupanger Kilen

17 GENETISK DIVERSITET I TO FORSKJELLIGE FRØPLANTASJER Moderne frøplantasje Lavt antall kloner (25) Sannsynligvis lav fremmedpollinering Kaupanger Tradisjonell frøplantasje Høyt antall kloner Sannsynligvis høy fremmedpollinering Kilen

18 DNA VARIASJON Vi trekker ut DNA fra cellene i nåler eller frø Variasjonen i DNAet kan måles med ulike metoder. Vi har brukt en metode som kan skille individer fra hverandre og identifisere foreldre Metoden vi har brukt er også sensitiv for reduksjon i genetisk variasjon

19 Genvarianter (alleler) GENETISK VARIASJON I FRØPLANTASJER SAMMENLIGNET MED BESTANDSFRØ OG NATURSKOG Genetisk variasjon går noe ned I Kaupanger frøplantasje Det er liten påvirkning av variasjon I frøproduksjon Sammenlignet med bestandsfrø er det en liten reduksjon Viktig å huske at frøplantasjefrø plantes over større områder

20 HVOR MYE BIDRAR DE ULIKE KLONENE I FRØPLANTASJENE Kaupanger Kilen Frøparti Frøproduksjon Ne = 1/Ʃ m 2 i Fremmedpollinering Kilen 2006 Høy % Kilen 2011 Lav % Kaupanger 2008 Høy % Kaupanger 2011 Lav %

21 EVOLUSJONÆRE GRUPPER AV GRAN I EUROPA 5M years 300K years NIBIO

22 Innvandringshistorien til gran i følge DNA undersøkelser Mitokondrie DNA hos planter har en svært lav evolusjonsrate Finner man forskjeller i mitokondrie DNAet betyr det at de har vært adskilt lenge Nukleært DNA mange markører, bedre representasjon av genomet

23 DNA Kloroplaster Mitokondrie DNA nedarvet fra mor, spredt med frø Nukleært DNA nedarvet både fra mor og fra og spredt med både pollen og frø

24 GEOGRAFISK FORDELING AV MTDNA VARIANTER - SPREDNINGSVEIER

25 Refugium og vandringsveier Et stort refugium i Russland, to hovedveier inn til Skandinavia; en nordvestlig og en sørvestlig over Østersjøen Prinsipal komponent analyse og klustering

26 Fordeling av genetisk diversitet Stort sett høy genetisk diversitet i de eldste område Diversiteten er også opprettholdt over lange avstander Innen populasjonsgenetisk diversitet hos grupper av populasjoner

27 UNDERSØKER SÅ ANDRE STEDER I MITOKONDRIE DNAET Finner variasjon to varianter i en ny markør som viser et nytt mønster

28 To varianter, en er spesiell for Skandinavia Undersøker også DNA fra sedimenter Finner gran DNA i år gamle sedimenter fra Andøya og i sedimenter fra Trøndelag som er år gamle

29 1. JULI