Kan vi ivareta genetisk variasjon samtidig som gevinsten øker Jørn Henrik Sønstebø, Mari Mette Tollefsrud, Arne Steffenrem, Øyvind M. Edvardsen, Ragnar Johnskås, Anne E. Nilsen, Tor Myking, Yousry El Kassaby
Bakgrunn Undersøke genetisk variasjon i frøplantasjer hos gran Har frøproduksjonen noe å si for genetisk variasjon Påvirker fremmedpollinering genetisk variasjon i frøplantasjer Hvordan er genetisk variasjon i frøplantasjene sammenlignet med bestandsfrø og naturlige populasjoner Hvordan påvirker strukturen av foredlingspopulasjonen og frøplantasjene i fremtiden den genetiske variasjonen
1957 1963 1964 1965 1966 1967 1968 1969 1970 1973 1974 1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1983 1984 1986 1987 1989 1990 1992 1993 1995 1998 2002 2006 2008 Number of seed lots Frøproduksjon Antall frøpartier samlet i ulike år som et mål på frøproduksjon 140 120 100 80 60 40 20 0 Eastern Norway_low Eastern_Norway_high Mid_Norway
Genetisk gevinst (%) Fremmedpollinering påvirker genetisk gevinst og genetisk diversitet 25,0 20,0 15,0 Estimert foredlingsgevinst, Svenneby III Gevinst ved 70 % fremmedpollinering Gevinst ved 10 % fremmedpollinering 10,0 5,0 0,0 0 20 40 60 80 100 120 Antall kloner i utvalget, de beste selekteres først 4
Genetisk variasjon i frøplantasjer sammenlignet med bestandsfrø og naturlig skog DNA er isolert fra frø og planter Frøene har i stor grad blitt plukket klonvis Ti genetiske markører brukt til å undersøke diversiteten. Hver av markørene kan ha flere genvarianter (alleler)
Vi har studert to ulike frøplantasjer Frøplantasje med testede kloner Lavt antall kloner (25) Sannsynligvis lav fremmedpollinering Kaupanger frostherdig (FH) Kilen Middels høyt klonantall (60) Sannsynligvis høy fremmedpollinering
Effektiv populasjonsstørrelse i ulike frøparti Lav populasjonsstørrelse fører til tap av genetisk variasjon Effektiv populasjonsstørrelse er et mål på hvor mye genetisk variasjon som blir videreført til neste generasjon. Den effektive populasjonsstørrelsen er ofte lavere enn den totale populasjonsstørrelsen siden de ulike foreldrene får ulikt antall avkom. Frøparti Frøproduksjon Effektiv populasjonsstørrelse Kilen 2006 Høy 37.7 23.3% Kilen 2011 Lav 29.8 32.5% Kaupanger FH 2008 Høy 19.1 16.3% Kaupanger FH 2011 Lav 14.5 28.5% Fremmedpollinering
Genetisk diversitet i frøplantasjer sammenlignet med bestandsfrø Genetisk variasjon i frøplantasjene sammenlignet med variasjonen i bestandsfrø og naturlige populasjoner Frø fra disse populasjonene ble plantet og genetisk diversitet undersøkt
Genetisk diversitet i frøplantasjer sammenlignet med bestandsfrø Antall genvarianter Kaupanger viser en liten tap av genetisk variasjon i frøplantasjene Det samme tapet vises ikke i Kilen Hvis man planter frøpartier fra ulike år vil dette tapet bli mindre
Sammenligning genetisk struktur Kaupanger Liten genetisk forskjell mellom frøplantasjer og bestandsfrø/naturlige populasjoner Kilen Faktisk er det sånn at nesten all genetisk variasjon som finnes i gran i Sør-Norge finnes i hver enkel populasjon
Simulere langsiktig foredling Tre ulike varianter av foredlingspopulasjonen 10 populasjoner med 20 trær 4 populasjoner med 50 trær 1 populasjon med 200 trær Frøplantasjer Fra hver foredlingpopulasjon ble et tilfeldig utvalg gjort til frøplantasjer med ulik størrelse og frøpartier ble simulert.
Genetisk variasjon Genetisk diversitet i foredlingspopulasjoner N=200 N=50 N=20
Genetisk variasjon Tapet av genetisk diversitet vil være like stort uavhengig av hvordan man strukturerer foredlingspopulasjonen N=20 N=50 Generasjoner Generasjoner N=200 Generasjoner Når man slår sammen ulike subpopulasjoner (N=20 og N=50) har struktureringen av foredlingspopulasjonen lite å si. Det er viktig at man bruker materiale fra flere subpopulasjoner når man skal lage en frøplantasje hvis man ønsker å beholde genetisk variasjon
Genetisk variasjon Genetisk diversitet i frøpartier avhenger stort sett av størrelsen på frøplantasjene 8 kloner 15 kloner 30 kloner 75 kloner
Konklusjoner fra Sustbreed Den genetiske variasjonen påvirkes av antallet kloner i frøplantasjene Dette tapet reduseres når ulike frøpartier fra samme frøplantasje brukes i samme område Strukturering av foredlingspopulasjonen har lite å si for den genetiske variasjonen Foreløpig gir foredling av gran liten endring i genetisk variasjon
Tanker om fremtiden Det er viktig å ha en god strategi om hvordan man bevarer genetisk variasjon i foredlingspopulasjonen Samtidig må variasjonen også bevares i genressursreservater Kan brukes til å tilføre variasjon inn i foredlingspopulasjonen i senere generasjoner Viktig for bevaring av naturlig genetisk variasjon
GenTree EU prosjekt om lokal tilpasning i skogtrær og genetisk variasjon i genressursreservater Undersøker hvor mye lokal tilpasning det er i viktige arter som gran, furu, bjørk, bøk og eik Dette vil bli brukt til å vurdere nye genressursreservater Det vil også gi videre kunnskaper om hvilken effekt planting av foredlet materiale har på lokal tilpasning Et viktig mål er å utvikle metoder som kan brukes til å overføre genetisk materiale fra genressursreservater til foredlingsprogrammer. Dette er viktig for å kunne øke den genetiske variasjonen i foredlingsprogrammer og gi et lokalt tilpasset materiale
Takk for meg Finansiering: NFR Skogfrøverket Norsk genressurssenter Landbruksdirektoratet NIBIO