På vej mod klimatolerante proteinafgrøder

Ide:
•At udvikle metoder til at screene potentielle protein- og kulhydratafgrøder for klimatolerance med fænotyping.
•At skabe grundlag for forædling af nye danske afgrøder med kendskab til lovende klimafaste genotyper
Baggrund
Landbrugets planteproduktion er central for at løse de nuværende økonomiske, økologiske og samfundsmæssige udfordringer. Produkter fra landbruget udnyttes i stigende omfang som energikilde og som råmateriale til kemikalier i den farmaceutiske industri, men protein importeres i høj grad. For at en for at sikre en mere bæredygtig produktion og nye produkter er der brug for nytænkning og nye afgrøder.
Klimaændringerne giver udfordringer for produktionen, men også muligheder for nye afgrøder og behov for udvalg af nye genotyper af eksisterende arter.
Det er vigtigt at få et indblik i, hvordan de (nye og gamle) alternative landbrugsafgrøder reagerer på klimaforandringer inden de anvendes i praksis.
Den største udfordring med klimaændringerne er et mere ustabilt klima og i perioder mere ekstreme temperaturer ofte med gentagne stressepisoder.
Det giver i sig selv en udfordring for introduktion og udvikling af nye specielt proteinafgrøder, der er i grænsezonen i Danmark.
Forståelse af de fysiologiske og morfologiske reaktioner på klimastress er et vigtigt værktøj for den fremtidige udvikling af afgrøder både ved at screene sorter for specifikke karakterer, der kan forbedre deres tolerance til klimaændringer.
Konventionel forædling og selektion for stresstolerance har kun delvis været en succes, men tempoet i forædlingen kan øges, hvis man kan screene genotyper effektivt med simple teknikker (fænotyping) med metoder (fotosyntese, klorofyl fluorescens og stomata regulering), der kan forklare samspillet med den fysiologiske og genetiske reaktion på klimaændringer.
Studiet af de genetiske forskelle i stresstolerance kompliceres af, at genotyper med forskellig oprindelse kan har forskellig genetisk tilpasning til forskellige klimaforhold. Når vi dyrker dem under standardforhold er de måske allerede stressede.
Mange fysiologiske træk kan hurtigt bestemmes for at kunne forklare, hvordan akklimatisering til temperatur og vi har haft meget gode erfaringer med klorofyl fluorescens til at finde varmetolerantesorter i hvede.
Plantemateriale
Plantearter i projektet er soyabønne og hestebønne, da de er grænsetilfælde for at kunne udvikle sig i Danmark. Der findes en potentiale for hestebønne til foder, økologisk gødning mv., mens soyabønne er en klar kandidat som proteinafgrøder og der findes en stor samling af genotyper af soja- og hestebønner er tilgængelige via en række genbanker bl.a. Nordgene (Sverige), IPK (Tyskland), NIAS (Japan).
I tidligere forsøg har vi screenet op til 1400 sorter af hvede med flere gentagelser men her budgetteres med ca. 200 sorter af hvert art (soyabønne og hestebønne) i vegetativ fase (kulde) og i blomstringsfasen (varme).
På et lille udvalg af lovende (og ikke lovende) genotyper vil vi supplere med gentagne stressepisoder for at se hvilke genotyper, der evt. kan komme sig efter gentagne stressforhold. Dermed vil vi have en mulighed for i princippet med samarbejdspartere at undersøge den genetiske baggrund.
Metoder:
Fokus vil være på at studere akklimatisering og tilpasning til klima (tilvækst, kulhydratfordeling og fotosyntese). Ved at screene ved lave temperaturer (i klimakammer) ved ensartet lys, kan man i første fase være i stand til at udvælge lovende genotyper, der så testes for højere temperature i senere vækststadie. Vi vil dyrke de udvalgte genotyper og analysere deres vækst og udvikling ved forskellige klimaforhold i væksthus.
Begrundelse
Vi har hidtil arbejdet med fænotyping på hvede (varmetolerance) og tomat (tørke- og varmestress), og fænotyping på majs og rapssorter i et EU samarbejde, men det kniber med skaffe finansiering til at tage hul på de plantearter, der ikke har danske forædlere, men hvor potentialet kan være stort – både som biomasse og som proteinafgrøder.Det har hidtil været muligt at skaffe finansiering til mindre afgrøder. Ved at gennemføre en serie af pilotforsøg mener vi, at der kan skaffes basis for en interesse fra landbruget eller producenter af f.eks. økologisk gødning, så man ville kunne skaffe finansiering via GUDP eller fondsmidler til at udvikle ideerne. Den konkrete viden om lovende genotyper vil give mulighed for knytte viden med plantereaktioner til praktisk landbrug og forædlere og ud over det videnskabelige arbejde vil vi lave nogle artikler til fagpressen, hvilket vi normalt har gode erfaringer med.
Nyhedsværdi:
Den konkrete viden om lovende genotyper vil give mulighed for knytte viden med plantereaktioner til praktisk landbrug og forædlere og ud over det videnskabelige arbejde vil vi lave nogle artikler til fagpressen, hvilket vi normalt har gode erfaringer med.
Projektleder og finansiering
Carl-Otto Ottosen er partner i European Plant Phenotyping Network (EPPN), forskningscenter Jülich, Tyskland og Universitet i Aberystwyth, UK og KU.
Projektet finansieres af Gluds Legat.