Skriv ut

Projekt 321 – 340

Sidan är inte komplett, men uppdateras successivt

Nedanstående rapporter utgör eller grundar sig på den slutredovisning som inlämnats till Föreningen Skogsträdsförädling. I många fall har resultaten dessutom, i olika former, publicerats i diverse vetenskapliga tidskrifter.

322 Allt ljus på granen – Effektivare förädling med ljusbehandling

Författare: Curt Almqvist, Skogforsk (2018)

Sammanfattning
Försök med stimulering av initiering av blomanlag hos gran (Picea abies) har genomförts. I försöken har granar som odlas i krukor och som flyttats in i växthuskamrar under den initierande behandlingen. Behandlingen har varit en grundbehandling för initiering av blomanlag (värme, torkstress och gibberellinbehandling) lika för alla försöksled. Till det har tilläggsljus lagts som ett två-faktor-försök med faktorerna ”Rött/Mörkrött-förhållande” (R:FR-förhållande) och Blått ljus (mycket/lite) med LED-lampor. Dessutom ett försöksled med metallhalogenlampor och en kontroll i växthus utan tillskottsljus. Resultaten i form av initiering av blomning har varit sparsamma i alla försökled, varför några djupare statistiska analyser ej befunnits meningsfulla. Resultaten antyder dock att ett högt R:FR-förhållande är gynnsamt för initiering av både hon- och hanblomning. Tillskott av blått ljus är gynnsamt för hon- men inte för hanblomning. Dessa resultat är dock mycket osäkra och fortsatt försöksverksamhet behövs för att verifiera dessa resultat.

Abstract
Experiments to stimulate initiation of reproductive buds in Norway spruce (Picea abies) has been carried out. In the trials potted spruce trees have been transferred into greenhouse chambers for flower stimulation treatment. All trees have been subjected to a base stimulation treatment of increased temperature, drought stress and treatment with gibberellin (GA4/7). Treatments with supplemental light from LED lamps in an two-factor trial with the factors Red:Far red and Blue light (+/-) one treatment with metal halide lamps and one with no supplemental light as control. The resulting flower bud initiation have been sparse in all treatments and therefore statistical analyses of the flowering has not been done. The results indicate that a high R:FR relationship is beneficial for initiation of both female and male buds. Supplement of blue light is beneficial for initiation of female buds but not for male buds. However, these results are very uncertain and continued experimental activities are needed to verify them.

325 Integrering av genomikdata i granförädlingen

Författare: Sara Abrahamsson, Skogforsk (2020)

Sammanfattning
Utvecklingen inom växtförädling av många arter går mer och mer mot en standardmässig tillämpning av genomisk selektion. För skogsträden är genomen mycket stora vilket har inneburit att kostnaden för att implementera metoderna länge varit både för höga och rent tekniskt svåra. I och med att granens arvsmassa har sekvenserats finns det förutsättningar att de genomiska metoderna kan bli tillgängliga även för trädförädling. Syftet med projektet var att utvärdera den genetiska metodens möjligheter och att på ett faktiskt material jämföra noggrannheten vid beräkning av avelsvärden vid utvärdering baserad på markördata med traditionellt släktskapsbaserad utvärdering. Detta gjordes med data från två försökserier, AC-dialellen och Jung-serien. Två avelsvärderingar gjordes. I den ena avelsvärderingen användes en konventionell släktskapsmatris, s.k. A-matris, och i den andra var även genetiska markördata inkluderade, s.k. H-matris. När metodernas säkerhet vid avelsvärdering jämfördes så visade det sig att säkrare värden erhölls när stamtavlan, A-matrisen, användes än när H-matrisen användes. Detta trots att utvärderingar gjorda med H-matris tar hänsyn till den rekombination som sker vid den reproduktiva delningen borde vara mer exakta än om man använder sig av A-matrisen där alla syskon är lika besläktade. Detta är enbart en första studie och ingen genomisk selektion gjordes vilket gör att ytterligare studier behöver genomföras innan metoden kan användas inom förädlingen.

Summary
The methodology for plant breeding has in many species developed towards genomic selection as a standard. For forest trees, the average genome is very large, which has meant that the cost of implementing the genomic methods has been both too high and technically difficult and the method has so far not been used. As a result of the sequencing of the Norway spruce genome the possibility for genomics into tree breeding has become feasible. The aim of the project was to evaluate some of the pros and cons of different genetic methods and to compare the accuracy of breeding values evaluated based on marker data compared with traditional family-based evaluation. This was done with data from two test series, the AC diallel and the Jung series. Two breeding evaluations were made. One based on a conventional kinship matrix, so-called A matrix, and in the other, genetic marker data were also included, so-called H matrix. When the accuracies of the two methods were compared, it was found a higher accuracy was obtained when the pedigree, the A matrix, was used than when the H matrix was used. This even though the evaluation made with H matrix take into account the recombination that occurs unlike the A matrix in which all siblings are equally related. This is only a first study and no genomic selection was made, which means that further studies need to be carried out before the method can fully be evaluated.

 

328 Icke-additiva effekter och skadebild i etablerade fältförsök med helsyskonfamiljer av contortatall

Författare: Anders Fries, SLU och Johan Kroon, Skogforsk (2017)

Abstract på svenska
Fyra avkommeförsök med contortatall inventerades med fokus på tillväxt och stamkvalitet (stambrott, lutande träd, träd med basal krök och sprötkvist) efter 29 år i fält. Försöken låg i mellersta och norra Sverige (latitude 62.5-66.8°N) och de flesta avkommorna var helsyskon-familjer från kontrollerade korsningar i fyra plusträdsplantager. Det huvudsakliga syftet var att beräkna genetiska parametrar och separera icke-additiva effekter från additiva effekter samt att göra en avelsvärdesskattning i t.ex. TREEPLAN-systemet.

En preliminär utvärdering av de fyra försöken var för sig visade tillfredsställande heritabiliteter för tillväxtegenskaper (h2=0.14-0.27) men lägre för kvalitetsegenskaper (h2=0.03-0.29). De genetiska variationskoefficienterna var lägre för tillväxt än för kvalitetsegenskaper (CVa=8.5-34% jämfört med CVa=33-92%). Som väntat visade höjd efter 29 år positiv genetisk korrelation med diameter efter 29 år (ra=0.48-0.81) och höjd efter 7 år var positivt genetiskt korrelerad med diameter och höjd efter 29 år (ra=0.30-0.93). Tillväxtegenskaper var både positivt och negativt genetiskt korrelerade med stambrott och dubbeltoppar (ra=-0.49-0.36).

Ett tidigare studerat klonförsök innehöll kloner vilka var föräldrar till helsyskon-familjerna i dessa avkommeförsök. Två av klonerna i klonförsöket hade extremt hög andel stamskadade träd som dessutom hade onormalt hög mikrofibrilvinkel även i den mogna veden. Ungefär 50 familjer i de här studerade avkommeförsöken hade en av dessa kloner som förälder. En hypotes var att avkommor från någon av dessa kloner skulle i avkommeförsöket ha högre frekvens stamskador än familjer som inte hade någon av dessa kloner som förälder. En preliminär utvärdering kunde dock inte belägga denna hypotes men mer ingående analyser kommer att göras.

Resterande arbete innefattar ytterligare analyser av genetiska parametrar, genotyp-miljösamspel och avelsvärdesskattning i TREEPLAN-systemet. De här presenterade resultaten är preliminära och kommer att redovisas i en vetenskapligt granskad artikel.

Abstract in English
Four progeny tests with lodgepole pine were measured and stem quality (broken stems, leaning trees, trees with basal sweeps and ramicorns) was registered after 29 years in field. The progeny tests were located in central and northern Sweden (latitude 62.5-66.8°N) and the majority of the progenies were full-sib families from controlled crosses in four plus tree seed orchards. The main aim was to estimate genetic parameters and separate non-additive effects from additive effects and to estimate breeding values in the TREEPLAN-system. 

A preliminary evaluation of the sites separately showed moderate heritabilities for growth traits (h2=0.14-0.27) and lower for quality traits (h2=0.03-0.19). The genetic coefficients of variation were lower for growth than for quality traits (CVa=8.5-34% compared to CVa=33-92%). Height at age 29 years showed as expected positive genetic correlation with diameter at age 29 years (ra=0.48-0.81) and height at age 7 years was positively genetically correlated with diameter and height after 29 years (ra=0.30-0.93). Growth traits showed both positive and negative genetic correlation with ramicorn and weak negative correlation with stem breakage and double tops (ra=-0.49-0.36).

A clonal trial which had been studied earlier included clones which were parents to full-sib families in the present progeny tests. Two of the clones showed in the clonal trial extremely high frequency of stem damage and high microfibril angle also in the mature wood. Around 50 families in the present study had one of these clones as one parent. A hypothesis was that the progenies from one of those two clones should in the present progeny tests have higher frequency of stem damage than families with none of these clones as parent. A preliminary evaluation could however not verify this hypothesis but deeper analyzes will be done.

Further work will include more thorough analyses of the above genetic parameters and analyses of non-additive effects, genotype-environment interaction and breeding values for the TREEPLAN system. The results presented in this report are preliminary but final results will be presented in a peer-reviewed article.

330 Analys av förädlingsvinstens storlek över tid

Författare: Bo Karlsson, Mateusz Liziniewicz och Mats Berlin, Skogforsk (2018)

Sammanfattning av studien
Tio genetiska granförsök inventerades med fokus på höjd och diameter från ålder mellan 3-6 år till och med första gallringstid. Försöken låg i Syd- och Mellansverige och var etablerade med material av varierande förädlingsgrad. För att jämföra tillväxt och produktion i varje försök fanns jämförelsematerial som kom från oförädlade källor.  Det huvudsakliga syftet var att utvärdera skillnaden i tillväxtegenskaper över tid mellan förädlad och oförädlad gran i södra och centrala Sverige. Den vetenskapliga hypotesen var att tidiga skillnader (sex år) mellan förädlat och oförädlat material är minst lika stora vid tidpunkt för första gallring. 

Resultaten visade att förädlat material i de 10 försöken i medeltal var 17,7% högre. Skillnaderna i volymproduktion vid första gallring var 27,5% högre för förädlat material, alltså högre relativa siffror än vid den tidiga mätningen. Det fanns en viss variation i relativa skillnader i volymproduktion mellan analyserade försök men det stora materialet med många väldesignade försök gör att denna studie ger en bra indikation av stabilitet av förädlingsvinst över tid.

Slutsatsen är att en tidig mätning av höjd och diameter ger en bra indikation av den potentiella förädlingsvinsten i arealproduktion i framtiden. Dock bör speciella försök anläggas för att kunna nivålägga realiserade genetiska vinster.

Engelsk sammanfattning
Early height measurement has commonly been used as a key selection criterion in the Norway spruce breeding program in Sweden when the main breeding goal is to increase volume production per unit area.  Trees height and diameter were measured in ten genetic trials located in southern and central Sweden. At each experimental location, the improved material with different levels of genetic gain, was planted in a single-tree design. In each location, there were also plots containing unimproved material that was planted as a reference. The measurements were taken at the age of 3-6 years, at the age of 10-15 years and at the time of fist commercial thinning, between 23 and 35 years. The project’s aim was to study if early differences in height between improved and unimproved materials correspond to differences in volume production per area unit. The results showed that improved material produced, on average, 27.5% more volume per hectare over the first half of the rotation compared with unimproved material. The early differences in height measured at an age between 3 and 6 years were on average 17.7% greater for the improved trees.  There was substantial variation in the average volume difference between trials, but the number of trials studied makes the results reliable.  This study indicates that for improved Norway spruce, in southern and central Sweden, at the middle of the rotation, volume production per hectare is greater than estimates from early height measurements.

332:1 Odling av europeisk lärk från Sudeterna, Polen

Författare: Mateusz Liziniewicz, Skogforsk (2018)

Sammanfattning av studien
I projektet har vi köpt in frö från 77 plusträd av lärk från polska Sudeterna. En del av materialet samlades i en klonfröplantage (42 plusträd) medan den andra delen är från plusträd (35 plusträd). Andra potentiella frökällor i Polen, Slovakien och Tjeckien blev kontaktade men det fanns inga möjligheter för att köpa mer frö därifrån.

I nästa steg odlade vi plantorna för fälttester. Sammanlagt omskolades 7 500 plantor. I vinter ska plantorna randomiseras och lagras i frysen. 5 300 plantor ska planteras i fyra fältförsök i södra Sverige våren 2019. Överblivna plantor ska planteras i ett nordligt försök utanför Östersund som ska bli ett demonstrationsförsök som jämför virkesproduktion från Hybridplantage Maglehem och Hybridplantage Långtora.

I stor omfattning lyckades vi uppnå projektens mål.

Engelsk sammanfattning
In the project seeds from 767 plus-trees of European larch were bought. The seeds originate in the Sudety region in Poland. One part of the material was collected in the clonal seedorchard (42 trees) while the other part was directly from the plus-tree in operational stands (35 trees). The other organizations in Poland, Czech Republic and Slovak Republic were contacted but they did not have any seeds to sell.

In the next step we propagated seedlings that will be planted in four test trials in southern Sweden. All together we had around 7 500 seedlings which will be randomized and stored in the freezer later in winter. In the southern Swedish experiments, we are going to plant ca. 5 300 plants in the spring 2019. The rest of the plants will be planted as a comparison material in the demonstrational trial in northern Sweden for comparison to the material from seedorchards Maglehem and Långtora.

333 Utveckling av ett klimatanpassat förädlingsprogram för sibirisk lärk i norra Sverige

Författare: Sara Abrahamsson, Skogforsk (2017)

English summary
In the last few years, the interest in larch has increased significantly as forest owners want a more diversified portfolio of tree species as a way to reduce risks and to meet climate change. The Russian larch is currently considered a domestic species in Sweden and has shown high growth potential in previous studies. In this study, we have used data from 11 field trials planted in 2003 with seeds from Russian larch provenances together with 20 climate variables tailored to develop transfer models for growth and survival. These models have been used to identify well adapted seed sources throughout Sweden, both now and in a future climate.

The most important variables describing growth reaction patterns are temperature, precipitation and migration in latitude, whereas for survival, both a latitudinal and longitudinal transfer was optimal. The reaction pattern also changed across the country. In northern Sweden the best provenance is one that is moved 3 degrees northward, while for central Sweden only 1 degree and in southern Sweden, seed sources with the same origin as the area that is going to be planted should be used. The smallest transfer in longitude is optimal for all locations in Sweden.

We propose that 4 breeding populations with different adaptive patterns for light and temperature climates are an appropriate design to provide well-adapted larch seed for a future climate.

Abstrakt
Intresset för lärk har under de sista åren ökat markant genom att skogsägare vill sprida risken på fler trädslag som ett sätt att möta klimatförändringar. Den ryska lärken räknas idag som ett inhemskt trädslag i Sverige och har i tidigare studier visat på hög tillväxt. I denna studie har vi använt data från 11 försök anlagda 2003 med frö från ryska provenienser tillsammans med 20 anpassade klimatvariabler för att utveckla förflyttningsmodeller för tillväxt och överlevnad för lärk.  Dessa modeller har sedan använts för att se vilket frö som passar var i Sverige både nu och i ett framtida klimat.

De viktigaste variablerna som beskriver lärkens reaktionsmönster för tillväxt är temperatur, nederbörd och förflyttning i latitud medan det för överlevnad var förflyttning i såväl latitud som longitud. Reaktionsmönstret förändrades även över landet. I norra Sverige bör man välja ryska provenienser som nordförflyttats upp till 3 grader medan det för Mellansverige endast är 1 grad och i Sydsverige skall provenienser väljas med samma ursprungsbreddgrad som planteringslokalen. Så liten förflyttning i longitud som möjligt är optimalt för samtliga lokaler.

Vi förslår att 4 förädlingspopulationer med olika anpassningsmönster i ljus- och temperaturklimat bör vara en lämplig dimensionering för att tillgodose välanpassade lärkplantor i ett framtida klimat.

336 – When are gains possible from clonal replication and expansion of breeding populations?

Författare: Johan Kroon och Tim Mullin, Skogforsk (2018)

Sammanfattning
Senaste årens översyn av de svenska förädlingsprogrammen har fokuserat på nya tekniker och metoder för att optimera förädllingsstrategierna. En utmaning är att maximera den genetisk vinsten samtidigt som den genetiska variationen bibehålls för att garantera en långsiktig och uthållig förädlingsvinst. Resultat från en tidgare studie som inkluderade olika förädlingsstrategier för urval framåt, visade att klontestning och en ”expansion” av förädlingspopulationen, genom att testa ytterligare familjer i fältförsöken, skulle ha potential att öka den genetiska vinsten ytterligare. Studien använde simuleringsprogrammet POPSIM och jämförde fyra förädlingsstrategier för urval framåt i fältförsök med helsyskonavkommor till de träd som valts och korsats i förädlingspopulationen. Kloning förbättrar precisionen i testningen när antalet frön från kontrollerade korsningar är begränsande, medan ”expansionen” av förädlingspopulationen kan minska familjestorleken i testningen. Även om dessa båda tekniker är attraktiva så fungerar de inte bra under alla förhållanden eller när de kombineras tillsammans.

I det aktuella projektet ville vi genomföra mer grundliga analyser och komplettera den tidigare studien med ytterligare scenarier och även utnyttja möjlighetet att optimera korsningsbidraget (föräldrarna genetiska bidrag till nästa generation). Olika scenarion analyserade för följande faktorer: heritabilitet, expansion av förädlingspopulationen, resursnivå mätt som antal avkommor i fältförsök, fördelning av kloner och rameter inom resursnivån samt effektiv populationsstorlek.

Förutom de villkor som testats i det tidigare arbetet utvidgades simuleringarna till att omfatta strategianalyser som pekats ut av trädförädlarna på Skogforsk som de högst prioriterade för fortsatta studier. Genom programförbättringar av selektionsverktyget OPSEL i POPSIM kunde selektionsurvalet optimeras för en bestämd släktskapsökning även för produktionspopulationen.

Resultaten verifierar att klontestning eller expansion är två sätt att öka urvalssäkerheten som ger ungefär samma förbättring av vinsten. Klontestning ger genomgående något högre vinst men skillnaden är liten om man tar hänsyn till den längre tid kloningen medför.

Summary
The optimal solution maximizes gain under a relatedness constraint. This optimum balance of gain and diversity during selection has only recently been solved in a definitive way by the application of optimization algorithms in a selection tool called OPSEL.

Recent work indicates that clonally-replicated field tests and those having additional families from ”expansion” of the breeding population have potential for greater gains over the current breeding strategy with balanced selection. Cloning can make the best of limited seeds from controlled crosses, while expansion of the breeding population can decrease the family size required for testing. While both are attractive, these techniques do not necessarily work well under all conditions or when combined. Analysis by simulation under a common diversity constraint will define those conditions where these techniques are worthwhile and effective.

In this study, evaluated when gains are possible from clonal replication, and expansion of breeding populations. We optimized selection of the genotypes contributing to the next cycle under the scenarios of “forward selection” (only progeny of founders).

The results confirm that clonally replicated testing and expansion are two different ways to increase selection accuracy with similar improvement of genetic gain. Clonal replication in general gives slightly higher gain, but the difference is small if the longer time required for propagation of cloned material is accounted for. Considering the additional work load, there is little incentive to combine expansion and clone testing. In general, there was a small effect of increasing test resources at the levels studied.