Förädling av ärt för ökad motståndskraft mot rotröta

The objective of this project is to develop new pea varieties with resistance towards root rot disease, in combination with excellent production properties. The disease is mainly caused by the oomycete Aphanomyces euteiches. Currently, neither pea varieties with resistance nor chemical pesticides are available for growers. We will cross a non-commercial pea variety (PI180693), which is partially resistant to Aphanomyces root rot, with a commercial Swedish variety (Linnea). We will utilize a new, high-throughput technique for genotyping (RAD-Seq) to identify genetic markers that co-segregate with root rot resistance in this population. These markers will then be used to speed up the plant breeding program by improving precision in the selection of resistant plants for further evaluation. Having pea varieties with resistance towards Aphanomyces root rot is a very efficient plant protection strategy, which is compatible with principles of integrated pest management and organic farming.

Målet med forskningsprojektet är att utveckla nya ärtsorter med hög resistens mot ärtrotröta, som samtidigt behåller dagens övriga önskvärda produktionsegenskaper. Sjukdomen orsakas främst av algsvampen Aphanomyces euteiches, mot vilken det varken finns kommersiellt resistent växtmaterial eller kemiska bekämpningsmedel. Vi kommer att korsa en icke-kommersiell ärtlinje (PI180693), som uppvisar partiell resistens mot denna sjukdom, med en svensk produktionssort (Linnea) för att identifiera de gener som bidrar till denna resistens. En ny teknik för storskalig genotypning (RAD-Seq) kommer att nyttjas för att identifiera genetiska markörer som är kopplade till resistens mot ärtrotröta. Dessa markörer kommer sedan att användas för att snabba upp förädlingsprocessen. Resultaten förväntas leda till nya ärtsorter med resistens mot rotröta, vilket är en mycket effektiv och miljövänlig växtskyddsstrategi som dessutom är helt kompatibel med principer för integrerat växtskydd och ekologisk odling.

Målet med forskningsprojektet är att utveckla nya ärtsorter med hög resistens mot ärtrotröta, som samtidigt behåller dagens övriga önskvärda produktionsegenskaper. Sjukdomen orsakas främst av algsvampen Aphanomyces euteiches, mot vilken det varken finns kommersiellt resistent växtmaterial eller kemiska bekämpningsmedel. Vi har korsat en icke-kommersiell ärtlinje (PI180693), som uppvisar partiell resistens mot denna sjukdom, med en svensk produktionssort (Linnea). Genom upprepat urval och inavel har vi utvecklat nya ärtlinjer med signifikant bättre resistens mot ärtrotröta jämfört med den mottagliga föräldern Linnea, med bibehållna produktionsegenskaper. Parallellt med detta har vi använt en ny teknik för storskalig genotypning (RAD-Seq) för att identifiera 14 genetiska markörer som är kopplade till resistens mot ärtrotröta. Information om dessa markörer kan nu ingå i beslutsunderlaget för fortsatt urval i förädlingsprocessen.

Populärvetenskaplig rapport SLF projekt H1333172
Förädling av ärt för ökad motståndskraft mot rotröta

Magnus Karlsson, Örjan Carlborg, Dan Funck Jensen – Sveriges Lantbruksuniversitet. Rolf Stegmark – Findus AB.

Ärt (Pisum sativum) odlas i Sverige både för mänsklig konsumtion och som foder. Ärt bör dock inte odlas på samma fält oftare än vart sjätte till åttonde år på grund av risken för sjukdomen ärtrotröta. Det vore därför önskvärt att utveckla ärtsorter som är motståndskraftiga mot sjukdomen, något som saknas i dagens kommersiella odling. Nyligen har man hittat en ärtsort, PI180693, som är delvis motståndskraftig mot ärtrotröta. PI180693 saknar dock många kommersiellt önskvärda egenskaper såsom vit blomma, kort planta, halvbladlöshet, skrynkliga frön (sötma), resistens mot bladmögel, mjöldagg och ärt-enations-mosik virus. Vi vill därför korsa denna ärtsort med en svensk produktionssort för att få fram nya varianter med motståndskraft mot sjukdomen och bra produktionsegenskaper. För att underlätta förädlingsarbetet vill vi också utveckla genetiska markörer för motståndskraft mot ärtrotröta.
Under sommaren 2013 korsades PI180693 med ärtsorten Linnea (med goda produktionsegenskaper). Dessa avkommor korsades sedan tillbaka mot Linnea för att öka mängden egenskaper från denna sort, och utgjorde grunden för den klassiska växtförädlingsdelen av projektet. Vi beslutade oss för att i det initiala förädlingsarbetet även välja individer med de ogynnsamma egenskaperna småblad istället för klängen samt lila blommor, eftersom det finns en möjlig genetisk koppling mellan dessa egenskaper och resistens mot ärtrotröta och vi ville försäkra oss om att inte välja bort potentiellt viktiga anlag på detta tidiga stadium. Under projektets tre år så testades många ärtlinjer för motståndskraft mot ärtrotröta och andra egenskaper i växthus och i fält, följt av urval och nya korsningar. I projektets slutfas hade detta arbete resulterat i nya ärtlinjer med högre motståndskraft mot ärtrotröta än den mottagliga föräldern Linnea, fast med bibehållna produktionsegenskaper.
Parallellt med detta så undersökte vi motståndskraften mot ärtrotröta i 120 avkommor från korsningen mellan PI180693 och Linnea. Vi använde också en storskalig metod för att hitta genetiska markörer (d.v.s. anlag som skiljer sig mellan individer) i ärt. Eftersom denna metod är ny och aldrig har använts på ärt tidigare innebar det en hel del utvecklingsarbete. Arbetet var dock lyckosamt och vi fick fram ett stort antal (tusentals) genetiska markörer som kunde användas i det fortsatta arbetet. Genom att sedan jämföra de genetiska markörer vi hittade i de 18 mest motståndskraftiga och de 18 mest mottagliga avkommorna kunde vi identifiera 14 stycken markörer som var kopplade till hög motståndskraft mot ärtrotröta. Dessa markörer var lokaliserade i två specifika områden i arvsmassan hos ärt, vilket indikerar att de anlag som har betydelse för motståndskraft mot ärtrotröta finns i dessa områden. Dessa områden har tidigare identifierats som intressanta för sjukdomsresistens av andra forskare. Vi kunde också se att förädlingsprocessen förändrade sammansättningen hos fem av de identifierade markörerna, vilket ger en indikation om deras betydelse för motståndskraft mot ärtrotröta. De identifierade genetiska markörerna kan därför ingå som en del av det beslutsunderlag som framtida urval baseras på.