Korn (hvete, bygg og rug) er en matvare som dyrkes over hele verden og er blant de viktigste avlingene i verden. I Norge og Kina er hvete en betydelig matkilde, og har også en sosioøkonomisk innvirkning på utviklingen i begge land. Disse kornslagene er påvirket av patogener, skadeinsekter og ugress. Blant dem er virus de vanskeligste å kontrollere siden, i motsetning til sykdommer forårsaket av sopp, virussykdommer ikke kan kontrolleres ved bruk av soppdrepende midler. Når en virussykdom først har etablert seg på et område, er det ingen måter å utrydde den på. Til dags dato er 200 forskjellige virale arter kjent for å infisere korn over hele verden. De fleste av kornvirusene overføres av en bevinget vektor. På grunn av klimaendringer antas vektorene å øke deres distribusjon. Derfor er det ytterst viktig å forstå biologien til virus og utstyrsmetoder for å kontrollere virussykdommer som kan utgjøre en risiko for bærekraftig landbruk i nær fremtid. I dette prosjektet har Norsk institutt for bioøkonomi (NIBIO) og The Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) samarbeidet om å arbeide for en bærekraftig kontroll av hvete-dvergvirussykdom. Vi har studert de molekylære interaksjonene mellom viruset, vektoren og verten ved å bruke banebrytende molekylære teknikker og oppdaget ulike planteproteiner som kan ha en viktig rolle i overføringen av viruset av vektoren. I tillegg, ved å bruke neste generasjons sekvensering, har vi identifisert forskjellige plantegener som ser ut til å være involvert i virusets evne til å infisere planten. Ved å bruke disse dataene har vi utviklet planter, genredigert av CRISPR, som er resistente mot virus-infeksjon. Disse plantene kan brukes til å redusere avlingstap på grunn av virusinfeksjon. Vi har også utviklet nye systemer for Cas9-mediert genredigering i planter, slik som en base-redigeringsmediert genutvikling (BEMGE). Dette vil lette genereringen av genredigerte planter og har direkte anvendelse i avlsprogrammene. Dessuten har vi satt i gang nye anvendelser av CRISPR-Cas9 og CRIPSR-Cas13-systemet med fokus på viral replikasjon og viral lokalisering i celler (protoplaster). Dette er det første steget i utviklingen av et system som teoretisk tillater eliminering av virus i planteceller, som har et stort potensial i generering av rent (virusfritt) plantemateriale, etterspurt av planteprodusenter, avlsselskaper og bønder.
The results from this project are significantly important for the industry for the following reasons: (1) We have developed plant which are resistant to WDV infection. These plants can be used to reduce yield losses due to viral infection. (2) We have developed new systems for Cas9 mediated gene editing in plants. This will facilitate the generation of gene edited plants and has direct application in the breeding programs. (3) We have initiated novel application of the CRISPR-Cas9 and CRIPSR-Cas13 system focusing on viral replication and viral localization in cells. This is an initial step for the development of system that theoretically allows the elimination of viruses in plant cells, which has great potential in the generation of clean (virus-free) planting material; which is highly demanded by plants producers, breeding companies and farmer. Laboratories in Greece, Czech Republic and the United States will use our developed methods and constructs in their plant related research. Some of the results which we have obtained have provided enough scientific evidence to continue more novel and risky research on the CRIPSR-Cas system, giving us the opportunity to apply not only for applied research funds but also for basic research funds. Further joint application with CAAS, Hebei Plant Protection Institute- Hebei and Southwest University - Chongqing, are in plan. In addition , we're exploring possible joint application with the university of Kentucky for highly competitive NSF grants and joint applications with Greece and Czech Republic to EU grants.
The Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS) and the Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO) will cooperate to work towards a sustainable control of the wheat dwarf virus disease.
Wheat has significant importance as a food source, and also an important socio-economic impact on the development of the two countries. Viruses are the most difficult pathogen to control since viral diseases cannot be controlled by the use of fungicides. Wheat dwarf virus is the most damaging wheat virus in China, and one of the most important wheat-infecting viruses in Norway.
The positive outcome of the project will:
(1) Contribute towards sustainable agriculture of wheat, the second most grown crop in the world.
(2) Demonstrate the value and importance of applying novel, cutting-edge techniques (CRISPR-Cas9) next generation sequencing to plant health and plant protection.
(3) In an climate change framework, handle a disease transmitted by a winged-vector, which due to climate change is believed to become an increasing threat to sustainable agriculture all over the world including, China and Norway.
(4) Develop resistant varieties of wheat and thus contributing to the establishment of an environmentally friendly agriculture of wheat.
The project will result in knowledge that can be directly used to control viral diseases in wheat. In this context, the project will promote information and result sharing to important farmer associations that would largely benefit from project results. The project will also focus on dissemination and transfer of scientific knowledge on sustainable agriculture by education of MSc and PhD students in both countries and thus securing adequate scientific follow up of the project. Finally, it is important to underline that NIBIO and CAAS have ongoing bilateral projects and that this project will pursue and enhance the current fruitful ongoing research cooperation between Norway and China.