Persson, Karin
Genetisk diversitet i växter insamlade inom POMs inventeringar
Provodlingar med växtmaterial från olika delar av landet har startat inom de olika uppropen. Växterna har börjat beskrivas morfologiskt för att undersöka variationen i materialet. Molekylära analyser och studier av genetisk diversitet är ett ytterligare stöd i arbetet att välja ut accessioner för långsiktigt bevarande bland det insamlade materialet. Generellt finns få studier av genetisk diversitet i prydnadsväxter. Ökade kunskaper inom detta område behövs för att kunna ta beslut om urval till den nationella genbanken.
se bilaga 1-7 till den ursprungliga ansökan
Bakgrund
Programmet för odlad mångfald, POM, är en nationell satsning för att bättre bevara och nyttja våra kulturväxter. Programmet startade år 2000. Mellan 2003 och 2010 genomfördes landsomfattande inventeringar och insamlingar av vegetativt förökade kulturväxter. Den första januari 2011 gick programmet in i nästa fas som kommer att pågå fram till 2015. Under denna fas kommer bland annat de insamlade växterna att utvärderas och den nationella genbanken att byggas upp. I den nationella genbanken skall växter med så stor morfologisk och genetisk diversitet som möjligt bevaras. Hänsyn skall även tas till geografiskt ursprung, kulturhistorisk bakgrund och eventuella kemiska analyser.
Projektet ”Genetisk diversitet i växter insamlade inom POMs inventeringar” omfattar molekylära analyser av växtslag från fyra av POMs upprop: lök- och knöluppropet, perennuppropet, träd- och buskuppropet samt frukt- och bäruppropet. Projektets huvudmålsättning är att studera den genetiska diversiteten i fyra utvalda växtslag för att optimera urvalet till den nationella genbanken. De undersökta växtslagen är syren (Syringa), pion (Paeonia), hassel (Corydalis) och tulpan (Tulipa). Växtgrupperna valdes mot bakgrund av att de alla har en lång odlingstradition i Sverige, att det finns en stor morfologisk variation i materialet och att de ofta påträffas vid POMs inventeringar. Morfologiska studier av växtmaterialet har påbörjats och denna information kommer att utgöra en grund för den framtida urvalsprocessen. Studierna behöver i många fall kompletteras med molekylära analyser. De molekylära analyserna ger ökad kunskap om diversiteten i de vegetativt förökade växterna och blir en hjälp att särskilja de insamlade kollekten. Generellt finns få studier av genetisk diversitet i svenska prydnadsväxter. Ökad kunskap om den genetiska diversiteten i prydnadsväxter och vegetativt förökade nyttoväxter behövs för det fortsatta arbetet inom POM. Frågeställningar och resultat för de olika delprojekten beskrivs mer detaljerat i respektive delredovisning.
Resultat
Projektet bestod av fyra delprojekt: genetisk diversitet i syrener, genetisk diversitet i pioner, genetisk variation i tulpaner och kartläggning av molekylära markörer hos hassel. Syftet med delprojektet rörande hassel var att med hjälp av molekylära markörer beskriva referenssorter och inventeringsfynd för att därigenom försöka identifiera namnsorter och underlätta urvalet till den nationella genbanken. Syftet med de tre övriga delprojekten var att studera den genetiska diversiteten i de utvalda växtslagen. Ett gemensamt syfte för alla delprojekt var att optimera urvalet av växter till den framtida svenska nationella genbanken.
I alla delprojekten användes molekylära markörer och samtliga analyser utfördes av NordGen. Syrenerna undersöktes med analysmetoden AFLP, pioner med metoden SRAP, hasseln med SSR och tulpanerna undersöktes med ISSR.
I delprojektet syrener visar resultaten på en stor diversitet i det insamlade materialet. De insamlade kollekten av syren skiljer sig både från varandra och från de jämförande referenssorterna. Många av de insamlade kollekterna är unika och bör bevaras för framtiden. Ytterligare studier behöver göras för att kartlägga diversiteten i det svenska materialet av Syringa vulgaris.
Syftet med det andra delprojektet var att undersöka den genetiska variationen bland de pioner som samlats in för provodling inom ramen för perennuppropet. De insamlade pionerna jämfördes även med ett urval kända arter och sorter för att försöka identifiera dem. Bland de insamlade pionerna fanns en stor morfologisk variation. Totalt analyserades 142 pionplantor. Av dessa utgjordes 122 kollekter av insamlade pioner och 20 stycken av referensplantor. Bland referensmaterialet fanns både plantor som köpts in i Sverige och sådana som köpts i Frankrike. Majoriteten av de insamlade kollekterna bestod av luktpioner, men i samlingen fanns även till exempel dill- och herrgårdspioner. Den analysmetod som användes var SRAP.
Resultatet av analysen visade att det fanns stor genetisk variation bland de provodlade pionerna. Kollekten fördelade sig på 17 kluster. Det var svårt att se någon morfologisk likhet mellan de pioner som la sig i samma kluster. Bara fyra par dubbletter hittades bland de 142 pionerna. Ett par utgjordes av dillpioner, två par av herrgårdspioner och ett par av luktpioner. Enligt analysen var ingen av de provodlade pionkollekterna identisk med någon av de inköpta referenssorterna. De dill- och herrgårdspioner som ingick i undersökningen la sig i tre separata kluster, skilda från övriga pioner som analyserades. Resultatet av undersökningen visade att herrgårdspionerna tenderade att grupperade sig efter geografiskt ursprung.
Undersökningen pekar på att ett relativt stort antal pionkollekter bör bevaras i den framtida genbanken. Studien bör kompletteras med morfologiska studier.
Syftet med det tredje delprojektet var att med hjälp av molekylära markörer beskriva referenssorter och inventeringsfynd av hassel för att därigenom försöka identifiera namnsorter och underlätta urvalet till den nationella genbanken. Resultaten visar på nära släktskap mellan svenska och danska accessioner av sorter med samma namn. För tre av inventeringsfynden kunde anges troliga namn, vilket tillsammans med litteraturuppgifter gör dessa sorter till kandidater för långsiktigt bevarande. Genom att analys av material från Corvallis, Oregon ingick i studien har en grund lagts för fortsatta analyser där svenska och amerikanska accessioner kan jämföras genetiskt.
I delprojektet om tulpaner var syftet att med hjälp av ISSR-markörer analysera den genetiska variationen som finns inom trädgårdstulpaner och vildtulpaner. Analysen av vildtulpaner visar en tendens som är mycket intressant att följa upp. Det behövs göras en större undersökning på fler populationer och med fler prover från varje plats för att få tillförlitliga resultat. Detta för att kunna få kunskap om hur den genetiska variationen ser ut i våra svenska vildtulpaner och kunna ta besluta om vilka och hur många lökar som ska bevaras i den kommande nationella genbanken.
Resultaten i denna undersökning visar på en stor genetisk variation i äldre svenska tulpaner.
Innan analysen gjordes trodde jag att det var sorter som vi hittade i trädgårdarna, när de morfologiskt var lika. I många fall är de inte ens nära släkt med varandra utan hamnar i flera olika cluster i dendrogrammet. Endast två kollekter är identiska med varandra. Flera nya frågeställningar har dykt upp efter denna undersökning. Om nu den genetiska variationen är så stor mellan olika kollekter - hur ser då inomvariationen ut i kollekterna? Om det finns variation inom kollekterna, varierar den beroende på om det finns andra typer av tulpaner i närheten? Hur ser inomvariationen ut i de fylldblommiga tulpanerna? I denna undersökning visar de att det är stor variation mellan olika fylldblommiga kollekter.
De äldre svenska tulpanerna blandas med de tio äldre referenssorterna som är med i undersökningen. Detta tyder på att det svenska materialet inte är unikt genetiskt. Däremot är ingen av de svenska kollekterna identiskt med de äldre kända sorterna.
Analysen tyder på att alla tulpaner som vi får till uppropet ska bevaras om man ser det ur en genetisk synvinkel, eftersom alla är olika. Även de som morfologiskt är väldigt lika.
Resultaten från studierna av syren, pion och tulpan har bidragit till en fördjupad kunskap om den genetiska diversiteten inom dessa växtslag. Projektet har också hjälpt till att underlätta urvalet av växter till den nationella genbanken. Eftersom den framtida genbanken skall bevara växter med så stor diversitet som möjligt bör resultatet från detta projekt även kompletteras med morfologisk, geografisk, kulturhistorisk och eventuellt kemisk information för ett optimalt urval.
Förutom att ge nya kunskaper väckte projektet också flera nya frågeställningar kring de undersökta växtgrupperna. Hur förhåller sig det äldre svenska växtmaterialet till motsvarande material från Europa och övriga världen? Är det svenska materialet unikt? Eftersom resultaten från några av delprojekten visar på stor genetisk diversitet väcks frågan hur variationen ser ut i andra växtgrupper som inventeras av POM. Finns det stor genetisk diversitet även i andra grupper med stor morfologisk variation? En annan fråga är om de ”sorter” som finns hittas i äldre trädgårdar egentligen är ”populationer”? Finns begreppet population när det gäller trädgårdsväxter och hur skulle det definieras? Hur ser den genetiska variationen ut inom en ”sort” om flera individer växer i samma omgivning? Är en sort samma sak som en klon? Räcker det att samla in en planta av varje förmodad sort eller borde egentligen flera plantor från samma trädgård samlas in?
För hasselns vidkommande vore det intressant med en uppföljning för att kunna identifiera fler inventeringsfynd till namn. Om fler sorter kan identifieras ökar sannolikheten att materialet i den nationella genbanken kan komma att spegla det i Sverige traditionellt odlade hasselsortimentet.
Andra frågor som är intressanta att diskutera är valet av analysmetoder. Skulle andra metoder ha gett samma resultat? Vilken är den optimala metoden för de undersökta växtslagen med de formulerade frågeställningarna? Hur stor är tillförlitligheten i de resultat som erhållits?
Resultatet av denna undersökning har presenterats på seminariedagen om molekylära markörer som arrangerades den 16 februari 2011 av projektets deltagare i samarbete med NordGen. Resultaten kommer också att publiceras på POMs hemsida. En målsättning är även att publicera dem i vetenskapliga och populärvetenskapliga tidskrifter.