2013‐01‐09 Inger Åhman Dept of Plant Breeding and Biotechnology Växtförädling på SLU Resistens i stråsäd Prioriteringar enligt synpunkter från växtförädlare och växtodlingsrådgivare • - bladfläcksjukdomar och bladlöss • - i korn och vete 1 2013‐01‐09 Korn: Pyrenophora teres/Drechslera teres Foto: Växtskyddscentralen Korn: Cochliobolus sativus/Bipolaris sorokiniana Foto: Växtskyddscentralen 2 2013‐01‐09 Korn: Havrebladlus Foto: Inger Åhman På vintervärd Foto: Sate Al-Abbasi På sommarvärd Vete: Mycosphaerella graminicola/Septoria tritici Foto: Växtskyddscentralen 3 2013‐01‐09 Vete: sädesbladlus, havrebladlus och ”greenbug” Foto: Leo Crespo Flera strategier: Inducerad resistens Traditionell förädling Målinriktad mutation 4 2013‐01‐09 Risk för att växtresistens överkoms Förökningssätt Könligt + Könlöst (3) 3 6 9 Könligt (2) 2 4 6 Könlöst (1) 1 2 3 Genflöde Litet (1) Medium (2) Stort (3) Modiferat från Brent & Holloman 1998 Kvantitativ resistens kräver förbättrade testmetoder i lab: - Infektion av blad via spor/mycellösning på tejp - kvantifiering: mm bladyta med symptom - Infektion av kärnor på agar med sporlösning - kvantifiering: vikt per planta 5 2013‐01‐09 Och förbättrade testmetoder i fält: Pyrenophora teres-infekterad sort i kant 6 rundlar med test-sorter per ”parcell” Bevattning Några aktuella resultat: 6 2013‐01‐09 Inducering med sackarin före infektion med Pyrenophora teres mm bladyta med symptom 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Vatten Sackarin Pirkka Prior Tvärtemot publicerade resultat med mjöldagg och sköldfläcksjuka så ökade sackarinbehandling angreppen av Pyrenophora teres! 20-årigt förädlingsprogram med laburval för havrebladlusresistens i korn Breeding populations Resistenskällan vildkorn till vänster och en av återkorsningsföräldarna till höger Lina x Hsp5 (90) Lina x 660-6:8 Lina x 5172-28:4 (240) Lina x 6652-179 (113) Lina x 5172-39:9 (210) Barke x 660-6:8 Barke x 5175-50:20 (170) Barke x 6655-68 (91) Scandium x 6655-68 (31) Sebastian x 6655-68 (68) Lina x 6653-62 (50) Lina x 6653-210 (55) Lina x 5172-48:12 (200) Lina x 6654-194 (126) () = number of DH lines in the population 7 2013‐01‐09 För första gången testat i fält 2012 Antal havrebladlöss per planta 11-12/6 15 10 5 0 Resistensurval från återkorsning 3 till Scandium (Res.urval 1) , Sebastian (2) , Barke (3) och Lina (4,5,6) Vårvete med rågkromosomer Linjer med resistens mot både sädesbladlus och havrebladlus har identifierats i ett doktorandprojekt (Leo Crespo) 8 2013‐01‐09 Närliggande projekt Resistens mot svampsjukdomar och insekter i rågtranslokationslinjer av vår- och höstvete (CGIAR/SLU-samarbete: Eva Johansson, Staffan Andersson) Anpassning till växtsort hos svartpricksjuka (SLF-projekt: Annika Djurle) Riktad mutagenes i korn mot mjöldagg (Mistra Biotech: Inger Åhman, Alessandro Nicolia m.fl.) Photo: Växtskyddscentralen Tack för visat intresse! 9 2013‐01‐09 För första gången testat i fält 2012 Antal havrebladlöss per planta 50 40 30 20 10 0 Resistensurval från återkorsning 3 till Scandium (Res.urval 1) , Sebastian (2) , Barke (3) och Lina (4,5,6) The QTL for aphid resistance was not colocated with QTL for gramine content! 10 2013‐01‐09 Other potential powdery mildew susceptibility genes in barley identified by Sara Mörch at KULife by transient RNAi gene silencing Promising candidate genes marked in red* Gene knock-out by mutation Type of mutation Position Pros and cons Natural Random gene and site - Rare Induced by chemicals Random gene and site - Too many mutations or radiation in each plant Site-directed Specific gene and site + Single, deliberate 11 2013‐01‐09 SITE-DIRECTED MUTATION TECHNIQUES ODM Oligonucleotide Dependent Mutagenesis ZFN Zink Finger Nucleases TALEN Transcriptor-Activator-Like Nucleases* DNE Directed Nuclease Editor • Alessandro Nicolia, Post doc in Mistra Biotech will be our expert in this! • And one of his applications is to try to silence powdery mildew candidate susceptibility genes in barley (50% of the working time) * First proof of concept for susceptibility gene knock out givning resistance to rice disease; in May issue of Nature Biotechnology In barley, my given task is to pre-breed for resistance to leaf blotch diseases: The necrotrophic fungi: Pyrenophora/Drechslera teres and Cochliobolus sativus/Bipolaris sorokiniana Known as: Serious diseases Resistance being partial Gene-for-gene resistance Pathotype variation is great i.e. very difficult to breed for and difficult to achieve durable resistance! So far I have only developed better screening methods, collected and propagated plant material, and tested chemical-induced resistance. Is site-directed mutagenesis of susceptibility genes a way to go? Photos: Växtskyddscentralen 12