Om prosjektet

Breed4Kelp2Feed har som mål å starte foredling av sukkertare (Saccharina latissima, en marin brun makroalge) med sikte på bærekraftig produksjon av høy avkastning. I tillegg til å gi mat, fôr og høyt verdsatte kjemikalier, bidrar dyrking av tare til karbonbinding i havet.

• Bakgrunn

  Dyrking av tare er i sterk vekst over hele verden, og Norge har med sin ekstremt lange kystlinje og veletablerte havbruksnæring et stort potensial for verdiskaping fra taredyrking. I dag dyrkes kun naturlige bestander av tare i Norge, og det er et stort potensial for å utnytte genetisk variasjon til å produsere materiale med forbedrede egenskaper fra et dyrkings- og brukssynspunkt, som høyere vekst og biomasseproduksjon, høyere proteininnhold, motstandsevne mot epifytter eller patogene organismer, endret innhold av jod eller andre mineraler.

  Genetisk endring via avl har vært avgjørende for å etablere en kostnadseffektiv laksenæring i Norge, og avl av tare vil trolig spille en tilsvarende rolle for fremtidens tarenæring. Tareskog er et viktig habitat for andre arter i marine økosystemer, og tiltak for å hindre skadelige effekter av taredyrking på naturlige tarebestander må vurderes og iverksettes ved behov. Et slikt tiltak kan være utvikling og dyrking av steril, ikke-reproduktiv tare som ikke kan krysse seg med ville individer. I Breed4Kelp2Feed forsøker vi å lage steril tare ved hjelp av triploidi.

• Mer om prosjektet

  Lenke til prosjektside i Cristin: Prosjekt #2474635 - Breed4Kelp2Feed - Breeding kelp for efficient and sustainable utilization of marine resources - Cristin

  Lenke til prosjektside hos NFR: Breeding kelp for efficient and sustainable utilization of marine resources - Prosjektbanken (forskningsradet.no)

• Sluttrapport

  Sammendrag:

  Breed4Kelp2Feed har hatt som mål å danne grunnlag for genetisk foredling av sukkertare (Saccharina latissima, en marin brunalge). Tare kan brukes til mat, fôr, bioplast, framstilling av høyverdige stoffer mm, og dyrking bidrar til binding av karbon og overskudd på næringsstoffer i havet. Det er økende produksjon av makroalger i verden, og Norge har med sin lange kystlinje enorme muligheter for verdiskapning ved taredyrking. Per i dag er det kun naturlige populasjoner som dyrkes i Norge, men det er et stort potensial i det å utnytte genetisk variasjon for å forbedre egenskaper for dyrkning og bruk, som for eksempel vekstrate og biomasse, og innhold av jod og giftige mineraler. Genetisk forbedring gjennom avl har vært essensielt i etableringen av en laksenæring i Norge, og foredling av tare kan få samme betydning for framtidas tareindustri. Tare har en nøkkelrolle i marine økosystemer, og det er derfor viktig å vurdere og hindre negative effekter på naturlige populasjoner. En måte å gjøre dette på kan være å utvikle steril tare som ikke kan krysse seg med vill tare. Prosjektet har ført oss et viktig skritt nærmere genetisk foredling av tare.

  Vi har studert publiserte metoder som har vært brukt i genetisk foredling av tare i Asia og benyttet en av disse metodene, åpen hybridisering og masseseleksjon, i et seleksjonsforsøk over tre generasjoner. Vi studerte populasjonsgenetikken til den ville populasjon av sukkertare som vi brukte som utgangspunkt for seleksjonsforsøket. Det var stor genetisk diversitet og signifikant utavl i populasjonen. Det var begrensa, men signifikant, differensiering mellom flere av subpopulasjonene som lå kun 2 km fra hverandre. Fysisk avstand kombinert med informasjon om havstrømmer forklarte ~27 % av den genetiske variasjonen. Molekylære markører og metoder utviklet i dette prosjektet kan i framtida brukes til å overvåke genetiske endringer i ville populasjoner pga innblanding fra dyrka populasjoner eller klimaendringer, forurensning og menneskelige aktiviteter.  

  Vi studerte graden av selvbefruktning og apomiksis (en form for aseksuell reproduksjon) og variasjon i reproduktiv suksess i seleksjonsforsøket. Vi identifiserte foreldre og avkom ved hjelp av genomiske data og oppdaget at (i) noen foreldre ble sterkt selektert på en utilsikta måte og derfor var overrepresenterte som foreldre til avkomspopulasjonen, og (ii) det var en stor andel av svært innavla individer pga selvbefruktning og apomiksis. I tillegg var det slik at innavl hadde en sterk negativ effekt på størrelsen til sporofytt-avkommet. For det første antyder disse resultatene at noen genotyper hadde bedre overlevelse, vekst og/eller reproduksjon i gametofytt-hybridisering-etableringsfasen. Disse egenskapene kan være interessante i seg selv, men dersom man selekterer for dem i et foredlingsprogram så må man passe på å ivareta tilstrekkelig genetisk variasjon, samt kontrollere for mulige negative korrelasjoner med sporofyttstørrelse. For det andre kan det være viktig å utvikle strategier for å redusere graden av selvbefruktning og apomiksis i foredlingsprogrammer som er basert på åpen hybridisering, men disse fenomenene kan også utnyttes til vår fordel i andre typer foredlingsprogrammer. For det tredje kan selvbefruktning og apomiksis ha en negativ effekt på kommersiell oppformering av kimplanter.

  Vi har også utført en kvantitativ genetisk analyse av seleksjonsforsøket, inkludert genomprediksjon av friskvekt, bladlengde, bladbredde og stilklengde. Prediksjons-nøyaktigheten var moderat (0.3-0.5) og bias var lav. Estimert arvbarhet (narrow sense) varierte mellom egenskapene; bladlengde og -bredde hadde lav arvbarhet (0.2–0.3) og stilklengde hadde høy arvbarhet (0.5). Friskvekt var ikke signifikant arvelig, men var sterkt genetisk korrelert med bladlengde og -bredde (r=0.8-0.9) og kan derfor trolig forbedres ved å avle for disse egenskapene. Til tross for at vi selekterte for lengre individer, så økte ikke avlsverdien, muligens på grunn av den høye graden av utilsikta seleksjon som skjedde i den åpne hybridiseringen.

  Vi forsøkte å lage triploid steril sukkertare ved hjelp av kromosomfordobling av gametofytter med colchicin. Triploidi har tidligere vært brukt til å lage sterile organismer og kan være et viktig verktøy i foredling for å unngå spredning til ville populasjoner. Vi klarte ikke å lage steril tare, men vi sitter igjen med kunnskap, metoder og erfaringer som vil være nyttige i videre arbeid. Vi har etablert en metode for å bestemme DNA-innhold i cellekjerner hos sukkertare og dokumentert at det er store naturlige variasjoner i DNA-innholdet i løpet av livssyklusen, spesielt innen hunn-gametofytter og tilsynelatende også mellom gametofytt-individer. I tillegg er det variasjoner mellom ulike typer sporofyttvev.

Deltakere

Eksterne deltakere

Fremhevede publikasjoner