Jakten på varig sykdomsresistens i korn

Transkript

1 Jakten på varig sykdomsresistens i korn - om å gå over bekken etter vann Morten Lillemo NMBU-FU Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 1

2 Rustsykdommer i hvete En viktig årsak til hungersnød så lenge vi har drevet med jordbruk Svartrust Gulrust Brunrust Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 2

3 Mjøldogg i hvete «På vårhvete her på forsøksgården har vi det siste snes år nesten årvisst hatt mer eller mindre sterke angrep av meldugg ( ) hos oss er det særlig hvete som er utsatt» Knut Vik, Meld. NLH 1937 Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 3

4 Mjøldogg og rust er biotrofe sopper Mjøldogg Rust Haustoria Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 4

5 Hva har vi lært etter 100 år med resistensforedling? All hvete vi dyrket i Norge for 100 år siden var mottakelig Alle de første norske hvetesortene var basert på samme resistenskilde (J-03) Fram I, Fram II, Snøgg I, Snøgg II, Ås II Alle disse sortene ble mottakelige i 1946 Nyere sorter som Tjalve, Brakar, Avle, Zebra, Demonstrant var alle resistente da de ble godkjent men «mistet» resistensen innen 1-3 år Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 5

6 Hvorfor kortvarig resistens? Rase-spesifikk resistens er basert på gjenkjennelse av spesifikke effektor-molekyler Én enkelt mutasjon i soppen er nok til å overvinne resistensen Resultat: kort varighet Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 6

7 Partiell resistens et varig alternativ Ikke basert på gjenkjennelse Virker gjennom ulike mekanismer til å begrense sykdomsforløpet Additiv jo flere gener, jo bedre resistens 100 Severity 0 Time Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 7

8 Redusert sykdomsforløp Mjøldoggutvikling i feltforsøk på Hamar i 2004: % Leaf area affected jul 06.aug 16.aug NK93602 T9040 SAAR NAXOS Avocet (check) Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 8

9 Ulike mekanismer Naxos Saar NK93602 Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 9

10 Saar - to gener for bred resistens Brunrust Mjøldogg Svartrust Gulrust Bladtippnekrose Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 10

11 Omfattende arbeid med å krysse inn Lr34 og Lr46 i norsk hvete Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 11

12 Virker også mot spot blotch Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 12

13 Lr34 er ikke et klassisk resistensgen Koder for en ABC transporter Hypotese: Gjør det vanskeligere for soppen å etablere infeksjon Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 13

14 Gen-spesifikke markører Begge gener finnes allerede i norsk vårhvete! Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 14

15 Lr67 et nytt resistensgen med bred virking Resistant sib Susceptible sib (15 bp deletion in the Lr67 gene) Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 15

16 Lr67 koder for en sukkertransportør Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 16

17 Vi leter etter flere slike gener... Finkartlegging av QTL for partiell mjøldoggresistens i Naxos 10.5 wcap11_c710_ gwm33b gwm33a BS _51 wex_c7965_ BS _51 K_c2121_1334 K_c2121_2345 wjd_c7522_ wpt-4811 wpt-6882 K_c11891_1015 Td_con29484_628 BS _51 Td_con50845_82 RFL_con1118_ Krc81545_195 wex_c64327_ R875_c56994_301 BS _51 Varig sykdomsresisten i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 17

18 Grunnleggende og anvendt forskning på Fusarium-resistens Testemetodikk Genetiske studier Sortsforskjeller Studier av infeksjonsprosessen Strategier for foredling av resistens Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 18

19 Fusarium-resistens i vårhvete 20 Mean data DON (ppm) Nye sorter viser 40% reduksjon i DON Varig sykdomsresisten i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 19

20 Hveteaksprikk Viktigste bladflekksykdom på hvete i Norge Parastagonospora nodorum et nekrotroft patogen Trives i regn Økt omfang ved ved redusert jordarbeiding 40% avlingsreduksjon Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 20

21 Nekrotrofe sopper er noen luringer Mottakelig sort P. nodorum skiller ut små proteiner som initierer celledød Resistent sort men vi kan lure dem! Sensitiv sort Insensitiv sort Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 21

22 Effekten av ToxA sensitivitet i norsk vårhvete 20 ToxA insensitive ToxA sensitive Number of lines Corrected leaf blotch severity (%) Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 22

23 Sensitivitet for Tox3 kan forklare en stor del av variasjonen i feltresistens 5B 5B 0,0 0,3 0,5 4,0 4,2 4,3 4,4 4,5 wex_c9301_ RFL_con5042_1233 Ra_c68425_1419 BS _51 BS _51 Exc_c47452_183 K_c6784_718 BS _51 Snn3 Bwc4838_58 GENE-3324_ ,2 50,5 51,6 53,2 54,1 56,6 57,0 58,7 59,2 60,2 61,6 64,8 65,5 67,0 68,5 69,8 76,3 77,3 84,8 85,2 86,5 87,1 88,0 89,1 90,3 91,1 92,0 92,9 94,3 95,0 97,4 97,6 98,1 98,4 99,3 99,7 99,9 100,2 101,9 102,0 102,3 103,0 105,5 105,8 106,5 108,3 Td_con25393_218 K_c19760_2091 BWrc49783_60 Ex_c11331_1210 R875_c45660_228 wex_c48257_ wbe606403b_ta_2_1 IAAV2526 R875_c25020_1286 Ex_c5632_778 CAP12_c1419_574 Exc_c30346_54 BS _51 BS _51 wex_c6548_ K_c11628_498 D_F5XZDLF01ELZ49_220 D_GA8KES402JRBN7_105 wex_c222_ Jagger_c3991_101 Exc_c27820_1129 BS _51 Exc_c15931_497 BS _51 IAAV5811 K_c26263_2071 R875_s114930_80 Excrc103557_293 Bwc7070_196 IACX9371 IACX8282 BS _51 K_c22048_584 K_c89764_273 Bwc47964_969 Bwc6633_240 K_c9522_622 wjd_c5795_ RFL_con3939_1276 TA R875_c98401_90 Exc_c560_180 R875rc111720_149 R875_c35398_406 Td_con75960_134 BS _51 wjdrc63083_ fcp wex_c9301_ RFL_con5042_1233 R875_c7582_680 Ra_c68425_ mean 160,8 161,2 161,9 165,0 167,6 168,0 169,1 170,8 171,2 171,7 171,8 172,3 173,3 180,9 181,1 182,1 183,1 184,0 185,1 185,3 186,7 186,9 187,0 189,2 198,0 204,1 204,6 226,2 227,0 R875_c86102_243 BS _51 RFL_con1506_815 BWrc50349_139 R875_c16536_80 BS _51 BS _51 R875_c60758_585 K_c87104_125 Td_con29967_456 IACX6070 Td_con52688_476 R875_c22696_98 wex_c6571_ Jagger_c3819_70 R875_c10819_636 K_c13776_512 wjd_c6562_ K_c23743_112 BS _51 Td_con7459_1061 R875_c19575_84 Exc_c92906_314 wra_c48052_ Exc_c1925_2569 K_c55310_94 Td_con27843_375 Bwc39214_164 IACX6772 IACX6116 BS _51 Td_con35470_227 BS _51 wku_c3151_ BS _51 K_c6784_718 BS _51 Snn3 Bwc4838_58 Exc_c47452_183 Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 23

24 Hva betyr dette for resistensforedlingen? Vi kan eliminere sensitivitet i stedet for å lete etter resistens Store muligheter med genredigering Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 24

25 Med inspirasjon fra Åsmund Bjørnstad Knut Vik ( ) Norman Borlaug ( ) Erling Strand ( ) Helge Skinnes Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 25

26 En stor takk til Internasjonalt samarbeid: Mjøldogg: Bioinformatikk: Fusarium: Nasjonalt samarbeid: Hveteaksprikk: Byggbrunflekk: Money, money Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 26

27 Kom til Vitenparken 16. november! Varig sykdomsresistens i korn Norges miljø- og biovitenskapelige universitet 27