NordForsk: Climate-ready faba beans for the Nordic and Baltic Region

Arbeidspakke 1. aktivitet 1. (NIBIO) Forekomst av fire Botrytis-arter fra ulike lokasjoner og sesonger. Soppsjukdommen sjokoladeflekk i de nordiske landene antas å skyldes opptil fire ulike arter i soppslekten Botrytis. For å identifisere Botrytis-arter benyttes vanligvis sekvensering av godt karakteriserte nukleære Botrytis-gener. En annen tilnærming er å bruke PCR-analyser basert på unike artsspesifikke variasjoner på genetisk nivå. Vi har nå etablert protokoller for fire ulike og effektive PCR-analyser som kan brukes til korrekt identifikasjon av artene B. fabae, B. cinerea, B. pseudocinerea og B. fabiopsis. PCR-analysene for de to første artene er basert på arbeid tidligere publisert av andre, mens de to siste er utviklet ved NIBIO for NordForsk-prosjektet. Analysenes spesifisitet og effektivitet er validert ved bruk av DNA isolert fra ulike Botrytis-arter og genotyper. Et viktig moment i dette er at alle fire PCR-analysene fungerte godt med DNA isolert fra en liten samling infiserte åkerbønneprøver, noe som antyder at de kan brukes til "in planta" påvisning av Botrytis. Dette innebærer at tidkrevende isolering og dyrking av patogenet fra sykt plantevev ikke nødvendig. For å undersøke dette videre, har vi startet å studere forekomsten av Botrytis-arter i Norge ved å bruke lagret infisert plantemateriale fra 2023. De foreløpige resultatene er lovende, og de mest vanlige artene synes å være B. fabae og B. cinerea. Imidlertid har også B. pseudocinerea og B. fabiopsis blitt påvist i noen prøver. I mange tilfeller ser det ut til at flere Botrytis-arter (f.eks. B. fabae, B. cinerea og B. pseudocinerea) er til stede på samme infiserte plantemateriale. Oppsummert kan vi si at testing og optimalisering av de fire PCR-analysene nå fullført. Vi har også etablert en protokoll for ekstrahering av Botrytis-DNA fra infisert plantemateriale fra åkerbønne. Det resulterende DNA-et fungerer vanligvis bra, men ikke i alle tilfeller. Det er for øyeblikket ikke klart om dette skyldes lagringsbetingelsene for det infiserte plantematerialet eller noen annen faktor. Så snart dette er avklart, vil en protokoll bli sendt ut til alle involverte partnere. Arbeidspakke 2 (NMBU) I denne arbeidspakken er det snart avsluttet et forforsøk for det planlagte hovedforsøket. I forforsøket, som har pågått siden 25, januar, karakteriseres og sammenlignes den fenologiske utviklingen av 15 åkerbønne-linjer. Hovedforsøket startes opp våren 2024. Opprinnelig var dette planlagt å starte i 2023, men forsøket måtte vente på oppformering av frø fra de andre partnerne. Forsøket i arbeidspakke 3 har planlagt oppstart først i 2025.

Faba bean is a rich source of protein, serving the dietary needs of millions of people and animals. Its production delivers large economic and environmental benefits; as a nitrogen-fixer, little need for nitrogen inputs, helping reduce greenhouse gas emissions. In our region, faba bean gives yields and protein content higher than those of the alternative, pea. However, expansion of its use in our region requires improving yield and yield stability through increased abiotic and biotic stress resistance. We focus on faba bean’s most widespread disease, chocolate spot (caused by different Botrytis species), its most restricting environmental stress, drought, and its most limiting adaptive constraint, growing season length, to identify material with enhanced adaptation and yield potential. We (all partner countries, in Norway: NIBIO) will investigate the relative importance of the different pathogen species in our region, knowledge that is important for disease resistance breeding. We (NIBIO) will start to develop forecasting tools for chocolate spot, enabling farmers to protect their crops. In field experiments, we will test responses to latitude and weather, while dissecting the components of these responses through controlled-environment experiments (all partner countries, in Norway: NMBU). Phenotypic data from these experiments will be combined with genetic and genomic tools and understanding from model systems to identify loci, candidate genes and pathways associated with the desired traits. These will enable allele mining and development of selection tools that breeders can use to accelerate cultivar development. Gene editing will serve to validate candidate genes and to create new allelic diversity. The project will lead to improved faba bean lines and knowledge that can lead to higher and more stable protein yields in our challenging environment, increasing regional protein security and decreasing the pressure for land-use change in soybean-producing countries.