Understanding the genetic and physiological basis for adaption of Norwegian perennial forage crops to future climates

WP1 - Modellering: avsluttet før rapporteringsperioden, skriving av publikasjoner har pågått i perioden. WP2 - Utvikling av foredlingsmateriale med tilpassing til framtidig klima: Feltforsøkene med ulike plantematerialer til ulik bruk, dvs. prebreeding, ble avsluttet høsten 2013. I 2011, 2012 og 2013 er det tatt ut gjenlevende planter etter naturlig seleksjon av til sammen ca 50 populasjoner av 55 mulige fra i alt sju forskjellige klimatiske dyrkingsområder fra Rogaland (Jæren) til Finnmark (Alta). Vekstavslutningsfelt med flerårig raigras og raisvingel ble avsluttet høsten 2013 etter tre år med avlingsregistreringer og to år med bladlengde- og fluoresencemålinger (Fureneset og Bodø) på populasjonsgjennomsnitt. Fluorescensmålingene ble fulgt opp med målinger på enkeltplante- (genotype-) nivå høsten 2013. I timoteifelt for økt gjenvekstevne ble det høsten 2013 tatt ut seleksjoner fra tre høstefrekvenser fra lokalitetene Bodø, Bjørke og Fureneset, og det ble innsamlet bladmateriale for genotyping av planter fra de samme tre feltene. I feltet på Fureneset ble det høsten 2013 foretatt morfologiske registreringer. Alle gjenlevende planter er transportert til Graminor, Bjørke for samkryssing under isolasjon. Naturlig seleksjon i mange områder kan gi nye produktive sorter av timotei, flerårig raigras, raisvingel, rødkløver og luserne som er tilpasset de faktiske framtidige klimaforholdene. Frø av de ulike materialene vil være tilgjengelig for utprøving og nye forskningsprosjekter tidligst i 2015. Det er gjennomført to seleksjonsrunder (2011 og 2013) for tidlig vårvekst i rødkløver (fire diploide og fire tetraploide sorter). Frøet er overført til Graminor for videre testing og seleksjon. I tillegg er et feltforsøk med rødkløversorter av ulik tidlighet avsluttet høsten 2013. Her er fenologisk utvikling for tidlighet registrert tilsvarende som for gras for å identifisere nødvendig antall planter for eksakt prognosering av tidlighet i rødkløver. WP3 - Overvintringsevne i en forlenget vekstsesong. I rapporteringsperioden har det vært arbeidet med dataanalyse og skriving av manuscripter som del av stipendiat Sigridur Dalmannsdottirs PhD avhandling. WP4 - Fysiologisk og molekylær basis for herding og reherding: Arbeidet i prosjektperioden har bestått av bioinformatiske analyser av transcripsjonsdata for raigras og raisvingel og skriving av manuskripter. WP5 - Endringer i allelfrekvenser som følge av naturlig seleksjon og driftspress i ulike klima: GBS (genotyping-by-sequencing) er utført ved Aarhus Universitet, Flakkebjerg, for timotei og diploid rødkløver på bladmaterialer innsamlet fra prebreedingsfeltene. Disse dataene vil bli analysert etter prosjektslutt da fokuset vil være på å få publisert analysene fra GBS i flerårig raigras. WP6 - Sykdomsresistens i framtidig klima: I rapporteringsperioden har det kun blitt arbeidet med skriving og publisering av resultatene. Manuskriptene blir en del av Mohamed Abdelhalim sin PhD grad (se sluttrapport).

Understanding the genetic and physiological basis for adaptation of Norwegian perennial forage crops to future climates is a 4-year project investigating important traits for Norwegian forage crops in view of future climate changes. Global warming constit utes a great challenge for perennial plants. They have to adapt to new climatic conditions both during the growth season and during the winter for optimal persistency and productivity. Our objective is to develop knowledge, methods and germplasm as the ba sis for future development of cultivars of timothy, perennial ryegrass/Festulolium and red clover. In addition breeding populations of lucerne, which might be an important legume in future in Norway, will be field tested in new regions in the country. Dev elopment of new cultivars needs to be based on knowledge about genetic and physiological regulation of traits which are important for a sustainable forage production in the expected changing climate. The project is interdisciplinary involving mechanistic modelling of plant performance under climate change to identify target traits and germplasm, crossing and pre-breeding to increase genetic variation and resilience in the breeding populations, physiological and molecular genetic studies of cold acclimatio n in autumn and de-acclimation in spring including the effects of ice-encasement and water-logging, molecular markers for development of more efficient selection methods, and investigations of fungal disease resistance that are expected to be even more im portant in future due to changes in temperature, humidity and light conditions. New cultivars are required in order to utilize the potential for increased biomass production due to higher temperatures in the growth season and to survive a milder and more variable winter climate. The project is innovative, and involves collaboration between highly competent research groups both nationally and internationally with active participation of the plant breeding industry.