Foredlingsmetoden fra plusstreutvalg og avkomtesting til molekylær genetikk! Øystein Johnsen, Skog og landskap

Foredlingsmetoden fra plusstreutvalg og avkomtesting til molekylær genetikk! Øystein Johnsen, Skog og landskap

St.meld. nr. 39; Klimautfordringene Regjeringen mener økt innsats i skogplanteforedlingen er en investering for framtiden og vil forsterke innsatsen på dette feltet

Utvalg i bestand Plusstrær: Høye Rette stammer Fin kvistsetting Feilfrie Ideell stammeform Frøplantasjer/arkiver Opphever innavl Ettereffekter av plantasjemiljøet Effekt av fenotypisk utvalg Blomstring og frøproduksjon 10 15 % Planting Skog

Gevinst 20 25 % Genetisk tynning Frøplantasjer/arkiver Kryssinger Åpen pollinering Evaluering Avkomforsøk Avkomforsøk Klimatilpasning Vekst Kvalitet Mange familier Ett tre/familie/gjentak Blomstring og frøproduksjon 10 15 % Planting Skog

Gevinst av utvalg blant foreldrene i plantasjen basert på avkomtester Genetisk gevinst middeløgde 120 115 110 105 100 50% 30% 10% Svenneby Sanderud Opphever innavl Plusstreutvalg Plantasjeklima Seleksjon etter test 17-27 % i forhold til bruk av bestandsfrø Frøplantasje

Foredlingssoner og populasjoner Soner Region Høydelag G 1 Sørland, Oslofjord og Indre Østland 1-3 G 2 Indre Østland 4-6 G 3 Indre Østland 7-9 G 4 Vestlandet 1-3 G 5 Trøndelag-Helgeland 1-2 G 6 Trøndelag-Helgeland 3-5 G 7 Nordre-Nordland og Troms 1-2

Soner Utgangsmateriale G1 Kloner Familier Sum Antall utvalgte trær 1747 478 2225 I test 758 478 1236 Nordisk samarbeid? Mål testede trær 300 G2 Kloner 644 387 200 G3 Kloner 402 239 100 G4 Kloner 485 0 100 G5 Kloner / familier 975 460 100 G6 Kloner / familier 500 300 100 G7 Kloner / familier 220 200 100 SUM kloner / familier 5451 2822 1000

Parkrysninger Fam1 Fam2 Familieforsøk; utvalg fremover Fam3 Fam4 Podning/stikling Andre generasjons foredlingspopulasjon Andre generasjons frøplantasje Vi må/bør/kan klone hvert familiemedlem!

Gevinst FP FP FP FP FP FP P_G_3 FP FP FP P_G_2 P_G_1 Utgangspop. Arkiver Generasjoner

Utvalg Genetisk tynning Frøplantasjer/arkiver Evaluering Avkomforsøk Kan vi gjøre en enklere foredling for noen av sonene? Kryssinger Åpen pollinering Blomstring og frøproduksjon Planting Skog

Slektstavler Kobling mellom generasjoner Frøplantasjer/arkiver Første generasjon DNA-fingeravtrykk Blomstring og frøproduksjon Andre generasjon Utvalg Moderne statistiske metoder Planting Skog

Lage stamtavler basert på DNA > Avkomforsøk for framoverrettet utvalg; kostbart!! > La naturen gjøre krysningene for oss > Bruk planta skog fra frøplantasjene/arkivene som supplement eller erstatning for avkomforsøk i de minst produktive sonene! > Lag stamtavler slik at vi kan avdekke hvilke foreldre i frøplantasjer/arkiver som gir spesielt gode avkom > Unngår innavl i neste generasjons foredlingspopulasjoner > Oppdage og rette opp feilmerking i foredlingspopulasjoner > Bruke gamle proveniensforsøk som utgangspunkt i sone G8

Stange frøplantasje Stange Podet opp sammen med utvalgte norske avlstrær fra lavlandet Umeå Utvalg i det internasjonale IUFRO forsøket med europeiske provenienser Utvalgskriterier: Feilfrie trær med god vekst i de beste proveniensene

Stange Østeuropeisk er stabil 10 år I felt Ølve Skiptvet Umeå Janakala Imatra Avgang: % Stange, N Stange, ØE 12 9 26 21 44 47 28 23 47 42 Harz. 14 31 58 43 43 Høyde: cm Stange, N Stange, ØE 250 267 202 240 177 170 173 178 143 166 Harz 271 200 147 144 113 Skader: % Stange, N Stange, ØE 12 6 18 13 21 17 22 22 43 25 Harz 11 21 56 22 44

Finner viktige gener Ulike fenotyper Isolere RNA Lage DNA Finne gener som uttrykkes forskjellig Funksjon Uttrykk Variasjon Karakterisere genene > Vekststart > Vekstavslutning > Resistens mot råte > Mot blåvedsopp > Virkesegenskaper > Ettereffekter Langsiktig!

Finne variasjon i de viktige genene > Langsiktig mål: > Bruke DNA-variasjonen som grunnlag for utvalg > Gjøre utvalget av de beste genotypene sikrere > Dermed redusere behovet for testingsarealer > Gjøre foredlingen billigere, mer effektiv, mer presis og ikke minst; med større forståelse > Kortsiktig mål: > Øke forståelsen og teste om våre klassiske modeller for genetikk virkelig stemmer > Tilfredsstille vårt behov for å forstå komplisert biologi

Fenotypen; et resultat av flere faktorer! > Mer enn summen av genotypen og miljøet > Grana har en langtidshukommelse fra tidsrommet da embryoet utviklet seg og modnet i frøet > Klimaet der frøplantasjen ligger får stor betydning for granas klimatilpasning > Dette fenomenet kan ikke forklares med klassisk genetisk teori > Vi har begynt å nøste opp i de molekylære faktorene som regulerer dette fenomenet

Somatisk embryogenese Anvender forskjellige temperaturer under dannelse og modning av embryoene

Variasjon i en fullsøskenfamilie! Dager til knopp fra 1. juli 60 A 23 C SE B 28 C SE 50 40 30 20 0 18 23 28 SE temperatur ( C) 647 dd 1341 dd Varmesum ZE > Hukommelsen uttrykkes to år etter behandlingen > Forskjellene i knoppsetting tilsvarer seks breddegrader (58-64 N) i proveniensforskjeller!!! 60 50 40 30 20 0