Anteckningar från en slumpmässig men kontrollerad väg mot bättre havre: Funktionell genetisk markör för sjukdomsresistens i havre
Generellt utgår all växtförädling från att genom korsning och urval; skapa, identifiera och selektera bättre och mer gynnsamma kombinationer av olika gener eller genvarianter. Ibland är den genetiska variation som finns i förädlargenpoolen, summan av alla gener och genvarianter som finns tillgängliga inom ett förädlingsprogram för en viss gröda, inte tillräcklig för att åstadkomma de egenskaper som eftersträvas. Exempel på sådana egenskaper kan vara sjukdomsresistens, torktålighet eller kärnkvalitet.
För att komma runt sådana begränsningar kan nya gener eller genvarianter som dittills inte existerat i förädlargenpoolen introduceras för att ge nya utökade möjligheter. I huvudsak finns tre vägar för att introducera nya gener eller genvarianter; korsning med vilda släktingar, slumpmässig mutagenes eller geneditering. Då geneditering ännu inte är godkänt inom EU kvarstår för tillfället två praktiskt framkomliga introduktionsvägar.
För några år sedan hade Lantmännen ett program för att ta fram nya egenskaper och sorter genom att utnyttja diversiteten hos en population av slumpmässigt muterade havrelinjer. Huvudfokus var att ta fram en ny havresort med högt innehåll av beta-glukan, en kostfiber med EFSA-godkända hälsopåståenden, men även havresorter med högt proteininnehåll eftersträvades.
En sådan slumpmässigt muterad havrelinje är 99,99% genetisk identisk med sin modersort, i det aktuella fallet BELINDA, men kan trots det innehålla ett stort antal slumpmässigt introducerade mutationer. Krav för att få en ny havresort godkänd för kommersiell odling är att den är distinkt, uniform och stabil, samt att den tillför något som inte redan finns på marknaden. Frågan som uppstod var om något som är 99,99% genetisk identisk med en redan godkänd havresort kan anses vara distinkt och därmed särskiljbart, vilket är en förutsättning för sortgodkännande. Efter två års officiell provning blev svaret på den frågan, ja.
Resultat från officiellt försök för sortgodkännande. ARMSTRONG, med högt proteininnehåll men låg avkastning korsades sedermera med en sort med hög avkastning men lägre proteininnehåll.
Något som blev uppenbart då resultaten från den officiella sortprovningen blev tillgängligt var att avkastningen hos ARMSTRONG var allt för låg för att vara kommersiellt intressant. För att få upp avkastningen korsades ARMSTRONG med en högavkastande sort. Ett hundratal syskon skapades och odlades (DXA). I samband med att syskonen odlades obesprutade i fält observerades att vissa syskon drabbades av mjöldagg, en växtsjukdom som med varierande grad sänker avkastningen i ett antal grödor, där ibland havre, medan andra var symptomfria. Plötsligt fanns det tillgång till en lågt hängande frukt för att ta fram en genetisk markör för motståndskraft mot mjöldagg i havre.
Genom att ta del av den vetenskapliga litteraturen och utnyttja tillgänglig DNA-sekvensinformation för havre, var det möjligt att designa en kort sekvens DNA som skulle kunna skilja på olikheterna mellan resistenta och mottagliga individer, en markör. I en första omgång för att verifiera att markören fungerade odlades ett hundratal syskon (DXA) i växthus och infekterades med mjöldagg.
Mjöldagg på havre i växthus.
Resultat från 106 havrelinjer (DXA) testade för mjöldagg i växthus. De 43 linjer som har Y:Y genvarianten är mindre mottagliga för mjöldagg i växthus.
Korrelationen mellan genvariant och sjukdomsresistens i växthus var över förväntan, men den riktigt relevanta frågan är om markören kan användas för att särskilja mottaglighet för mjöldagg i material som odlats i fält. För att undersöka detta såddes ett hundratal syskon (DXA) som små rutor (1 m2) i fält och graderades för infektion av mjöldagg.
Ett av syskonen, DXA, för att utvärdera resistens mot mjöldagg i fält 2025.
Mjöldagg på havre i fält.
Resultat från 92 havrelinjer (DXA) testade för mjöldagg i fält. De 37 linjer som har Y:Y genvarianten är mindre mottagliga för mjöldagg i fält.
Återigen var korrelationen mellan genvariant och sjukdomsresistens över förväntan, men denna gång på naturligt infekterade plantor odlade i fält.
Den aktuella genen som ger upphov till resistens mot mjöldagg i havre kommer ursprungligen från en vild släkting till det vi vanligtvis kallar havre. Den ursprungliga korsningen för att introducera genen i havre gjordes på 1980 talet i Tyskland.
Nu har Lantmännen ett enkelt och effektivt sätt att direkt på DNA nivå avgöra om förädlingsmaterial och linjer som är på väg att bli nya sorter är resistenta mot mjöldagg eller ej, vilket medför att det kan minskas på kostsamma och tidskrävande sjukdomsförsök i fält eller växthus. Några dagar efter att en havrekärna planterats i växthus eller odlingskammare kan ett litet bladprov offras, från vilket DNA isoleras och sedan testas med markören. Resultaten från marköranalysen finns tillgängligt innan plantan går i blom och möjliggör därmed att nya korsningar kan göras i samma generation som testas, något som förkortar tiden det tar att ta fram nya sorter.
Samma arbetssätt kan användas för andra egenskaper och i andra grödor.
Ett stort tack till Malin Å och Johanna H för gradering av mjöldagg i växthus respektive fält, Varma GS för hjälp med analys av genomsekvenser, Dan B för insamling av mjöldagg i fält, Desirée B för transport av insamlad mjöldagg från Emmeloord till Svalöv, Helena A för växthusarbete, Emilia M för labbarbete samt Rasmus R och Stefan P för fältarbete. Utan ert engagemang och kunnande hade processen med att ta fram en markör för resistens mot mjöldagg i havre inte varit så smidig.