Persson, Karin
DNA-analyser av äldre kulturväxter; urval av växter till den Nationella genbanken.
Provodlingar med växtmaterial från olika delar av landet pågår inom de olika uppropen. Växterna beskivs morfologiskt för att undersöka variationen i materialet. Molekylära analyser och studier av genetisk diversitet i det insamlade materalet är ett stöd i arbetet att välja ut växter för långsiktigt bevarande. Generellt finns få studier av genetisk diversitet i prydnadsväxter. Ökad kunskap inom detta område behövs för att kunna ta beslut om urval till den Nationella genbanken. Se bilaga 1-5
se bilaga 1-5 till den ursprungliga ansökan
Bakgrund
Programmet för odlad mångfald, POM, är en nationell satsning för att bättre bevara och använda våra kulturväxter. Programmet startade år 2000. Inom ramen för programmet genomfördes landsomfattande inventeringar och insamlingar av vegetativt förökade kulturväxter mellan 2003 och 2010. Den första januari 2011 startade nästa fas av programmet då de insamlade växterna kommer att utvärderas och en nationell genbank att byggas upp. Denna fas avslutas 2015 och året därpå ska genbanken stå klar. I den nationella genbanken skall växter med så stor morfologisk och genetisk diversitet som möjligt bevaras. Hänsyn skall även tas till växternas geografiska ursprung, kulturhistoriska bakgrund och resultat av eventuella kemiska analyser.
Projektet ”DNA-analyser av äldre kulturväxter; urval av växter till den Nationella genbanken” omfattar molekylära analyser av växtslag från två av POMs upprop: lök- och knöluppropet och perennuppropet. Projektets huvudmålsättning är att studera den genetiska diversiteten i två utvalda växtslag för att optimera urvalet till den nationella genbanken. De undersökta växtslagen är dagliljor (Hemerocallis) och tulpaner (Tulipa gesneriana). Växtgrupperna har valts mot bakgrund av att de har en lång odlingstradition i Sverige och att de ofta träffas på vid POMs inventeringar. Många kollekter har samlats in för provodling och utvärdering. Morfologiska studier av växtmaterialet har påbörjats och denna information kommer att utgöra en grund för den framtida urvalsprocessen. Men studierna behöver i många fall kompletteras med molekylära analyser. Bland dagliljorna i undersökningen finns liten morfologisk variation medan det hos tulpanerna finns en stor utseendemässig variation. De molekylära analyserna ger ökad kunskap om diversiteten i dessa två växtgrupper och blir en hjälp att göra urvalet till den nationella genbanken. Frågeställningar och resultat för de olika delprojekten beskrivs mer detaljerat i respektive delredovisning.
Resultat
Projektet bestod av två delprojekt: ”Genetisk diversitet i dagliljor” och ”Genetisk diversitet i tulpaner”. Syftet med dessa två delprojekt var att studera den genetiska variationen i växtslagen för att optimera urvalet av växter till den framtida svenska nationella genbanken.
I delprojekten användes molekylära markörer. Dagliljorna undersöktes med analysmetoden AFLP och tulpanerna undersöktes med ISSR. Analyserna utfördes av NordGen på Alnarp.
Delprojektet dagliljor
Den genomförda studien har varit till stor hjälp för att få en samlad bild av den genetiska variationen i det insamlade växtmaterialet. Analysen har gett ny kunskap om släktskapet mellan de provodlade dagliljorna och om släktskapet mellan dessa och de kända arter och sorter som ingått som referensmaterial i undersökningen. Denna kunskap är värdefull inför beslutet om vilka dagliljor som ska bevaras i den nationella genbanken.
Resultatet av analysen visade att det fanns en genetisk variation både bland de brunröda dagliljorna och bland de gula dagliljorna. Det fanns även en variation bland de äldre, insamlade dubbelblommiga brunröda dagliljorna. Också bland de kollekter som förmodades vara äldre namnsorter fanns variation.
Analysen visade inte på någon koppling mellan växtplats och genetiska variation bland de brunröda dagliljorna. Bland de gula dagliljorna var det möjligt att se ett samband i två av underklustren. I dessa två gick alla kollekter att spåra tillbaka till södra Småland respektive Falkenbergstrakten. I övriga underkluster gick inte att hitta någon geografisk variation bland de gula dagliljorna.
I det norska materialet visade sig en kollekt av brunröd daglilja från Kristiansand vara identiskt med en del av det äldre svenska materialet i kluster 1. En brunröd daglilja från Hvam visade nära släktskap med svenskt material, medan kollekten från Oslo botaniska trädgård visade större variation. En brunröd daglilja från Trondheim visade störst variation jämfört med det äldre svenska växtmaterialet. Bland de gula dagliljorna visade sig två kollekter från Hvam vara identiska med svenskt material. En intressant fortsättning på projektet hade varit att jämföra det svenska materialet med äldre material från andra delar av Europa och världen.
I undersökningen ingick också två referensplantor av den rena arten gul daglilja; en från Candows dagliljesamling på Göteborgs botaniska trädgård och en inköpt på Plantagen våren 2011. Ingen av de insamlade äldre dagliljorna visade sig vara dubbletter med någon av dessa. Istället placerade sig dessa två dagliljor tillsammans i ett underkluster, skilt från det äldre svenska materialet. I detta underkluster placerade sig också en daglilja Hvam i Norge, en daglilja från Närke samt undersökningens yngsta daglilja, en gul daglilja från Frösön som bara med säkerhet gått att spåra tillbaka till före 1975. Resultatet kan peka på att de äldre kollekterna skiljer sig genetiskt från dagens handelssortiment.
Delprojektet tulpaner
Resultaten från denna analys är helt annorlunda än de vi fick 2010. I år grupperar sig lökarna efter blommornas färg och kollekt. Det är en mycket liten inomvariation och ibland ingen alls. 2010 visad resultaten på en mycket stor genetisk variation och ingen indelning efter blommornas färg. Vi har använt oss av samma metod, och även de flesta primers är desamma. Vilken undersökning ska man tro är den rätta? Årets undersökning är den mest logiska. De borde inte vara så stor variation mellan tulpanerna som 2010 visade. Det måste troligen ha hänt något med DNA:et eller ISSR-körningen 2010.
Resultaten från 2011 års analys kan sammanfattas på följande sätt.
• Tulpanerna grupperade sig efter färgen på blomman och inomvariationen är mycket liten inom varje blomtyp. Ingen indelning visade sig efter geografiskt område eller ålder. Detta innebär att till den nationella genbanken behövs endast några få kollekter med några få lökar från varje typ bevaras.
• Ett intressant resultat är att de fylldblommiga tulpanerna visar på en viss inomvariation. Detta bör man ha i åtanke när lökar ska plockas ut till bevarande.
• Resultaten visar också på en viss tendens att de svenska äldre tulpanerna är unika om man jämför med äldre sorter av tulpaner men detta kan även bero på att vi har använt oss av DNA från 2010.
• När det gäller frågan om ursprungsmiljö påverkar inomvariationen, visar resultaten att de tulpanerna som kommer från trädgårdar med många olika typer av tulpaner och där de skulle kunna korsa sig med varandra inte har någon större inomvariation än andra tulpaner.
Slutsatser från projektet
Resultaten från analyserna av dagliljor och tulpaner har bidragit till en fördjupad kunskap om den genetiska diversiteten inom dessa växtslag. Eftersom det har gjorts få studier av genetisk variation i äldre prydnadsväxter känns det både angeläget, intressant och roligt att ha fått arbeta med detta. Projektet har också bidragit 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 och kulturhistorisk information för ett optimalt urval.
Undersökningen visar att det fanns en genetisk skillnad både bland dagliljor och tulpaner. Tulpanerna grupperade sig efter blomfärg och därefter efter insamlingsplats. Vi kunde däremot inte se att genetisk variation kunde kopplas till växtens ålder i något av delprojekten. Eftersom det oftast bara går att spåra växterna tillbaka till 1930- eller -40 talet är det dock svårt att säga något om växternas verkliga ålder och därför svårt att dra några slutsatser.
I undersökningen tittade vi också på om den genetiska variationen kunde kopplas till geografi. När det gäller tulpanerna kunde ingen sådant samband hittas. Bland dagliljorna kunde inte heller upptäckas något samband utom i två underkluster av gul daglilja.
I båda delprojekten ingick växtmaterial insamlat i Norge. När det gäller dagliljorna fanns inga dubbletter i det norska materialet. När svenskt och norskt material jämfördes fanns enstaka dubbletter. De norska kollekterna av gul och brunröd daglilja blandade sig med det svenska materialet i dendrogrammet. När det gäller tulpanerna ingick en norsk ceriseblommande tulpan. Denna var morfologiskt mycket lik de svenska tulpanerna med samma blomfärg. De norska och svenska cerisblommande tulpanerna la sig i samma huvudcluster men olika undercluster.
Eftersom de kollekter av dagliljor som visat sig vara dubbletter har samlats in på så olika platser i Sverige och Norge väcks frågan om spridningsvägar. Har kollekterna spridds med människor som har flyttats? Har materialet köpts in från Europa och spridds via handelsträdgårdar? Resultatet väcker också frågor om hur det svenska materialet förhåller sig i jämförelse med tulpaner och dagliljor från övriga Europa.
Ett resultat som överraskade oss, både vad det gäller dagliljor och tulpaner, var att det fanns en genetisk variation bland de fylldblommiga kollekterna. Vi hade förväntat oss liten eller ingen variation eftersom de antagligen inte sätter grobara frön. Detta är ett resultat som vi får ha i åtanke när urvalet till den nationella genbanken görs.
Resultatet av denna undersökning kommer att presenteras på en seminariedag om molekylära markörer som arrangeras i samarbete med NordGen. Resultaten kommer också att publiceras på POMs hemsida. En målsättning är även att publicera dem i vetenskapliga och populärvetenskapliga tidskrifter.