Friskt plantemateriale

Hvorfor trenger vi friskt plantemateriale?

Friskt utgangsmateriale er et viktig forebyggende tiltak for god plantehelse. Dette er særlig viktig for vegetativt formerte vekster. Vegetativ formering gjør det mulig å bevare sortenes genetiske egenskaper, men innebærer samtidig at virus og andre systemiske skadegjørere kan følge med plantematerialet fra morplanten til neste generasjon.

Bruk av kontrollert og friskt utgangsmateriale kan derfor redusere risikoen for at smitte introduseres og videreføres gjennom formeringsmaterialet. Diagnostikk, virusrensing og kontrolltesting er sentrale tiltak for å bryte denne smitteveien før plantematerialet går videre til oppformering og produksjon.

NIBIO kombinerer plantehelsefaglig kompetanse med diagnostikk, virusrensing, meristem- og vevskultur, kontrolltesting, oppformering og langtidsbevaring for å etablere, kvalitetssikre og bevare friskt plantemateriale. For produksjonssystemer der sertifisering inngår, kan dokumentert friske utgangsmaterialet danne grunnlag for videre oppformering i sertifiserte systemer.

Fra plantehelse til friskt utgangsmateriale

Diagnostikk og Kontrolltesting

Påvisning av virus og andre planteskadegjørere er en sentral del av arbeidet med friskt plantemateriale. Avhengig av planteart og problemstilling benyttes blant annet bioassay, ELISA, RT-PCR, RT-qPCR og dypsekvensering (high throughput sequencing - HTS).  

Diagnostikken brukes både til å undersøke helsestatus i plantematerialet og til å kontrollere resultatet etter virusrensing. Etter behandling må hver enkelt plante testes for aktuelle virus. Testingen kan gjennomføres både på materiale i vevskultur og etter videre dyrking i veksthus. Først når plantene er testet og vurdert som virusfrie, kan de brukes som friskt utgangsmateriale for videre oppformering eller bevaring.

Virusrensing og etablering av friskt plantemateriale

Når verdifullt plantemateriale er virusinfisert, kan virusrensing være nødvendig før materialet oppformeres eller bevares videre. Meristemkultur er en sentral metode. Et svært lite vekstpunkt, vanligvis omkring 0,2–0,5 mm, isoleres og dyrkes på et kunstig vekstmedium for å regenerere nye planter. Effekten varierer mellom plantearter og virustyper, og meristemkultur kan derfor kombineres med andre behandlinger.

For sjalottløk og hvitløk kan meristemkultur kombineres med varmebehandling eller kryoterapi. Valg av metode avhenger blant annet av hvilket virus som skal fjernes og hvordan plantematerialet responderer på behandlingen. For potet kan meristemkultur kombineres med varmebehandling og kjemoterapi, blant annet ved rensing for potetvirus S (PVS) og potetvirus X (PVX).

Etter virusrensing må regenererte planter kontrolltestes før de kan brukes som friskt utgangsmateriale.

Vevskultur og oppformering

Vevskultur gjør det mulig å etablere, regenerere, oppformere og vedlikeholdeholde vegetativt formert plantemateriale under kontrollerte forhold. Metoden er sentral både ved meristemkultur og virusrensing og ved videre vedlikehold og bevaring av friskt plantemateriale og vegetativt formerte genetiske ressurser.

For potet inngår NIBIOs vevskultursamling i Nasjonale klonbanken for potet. Friskt og genetisk definert plantemateriale kan vedlikeholdes i samlingen og brukes som grunnlag for framtidig oppformering, foredling, forskning og bevaring.

Kryopreservering og Langsiktig bevaring

Når friskt plantemateriale er etablert og kontrolltestet, kan utvalgt materiale sikres for framtiden.

Kryopreservering innebærer langtidslagring av levende plantevev, vanligvis vekstpunkter eller skuddspisser, ved svært lav temperatur. Materialet lagres normalt i flytende nitrogen ved −196 °C, der biologiske prosesser i praksis stanses.

Kryopreservering kan sikre både plantegenetiske ressurser og plantemateriale med dokumentert helsestatus. Friskt materiale kan først etableres gjennom diagnostikk og eventuell virusrensing, deretter vedlikeholdes og oppformeres i vevskultur før utvalgt materiale sikres gjennom kryolagring. På denne måten kobles plantehelse direkte til langsiktig bevaring av genetiske ressurser.

NIBIO har gjennom mer enn 15 års samarbeid med Sagaplant AS arbeidet med å utvikle og tilpasse metoder for kryopreservering av flere vegetativt formerte plantearter. Arbeidet har blant annet omfattet jordbær, bringebær, potet og eple samt andre bær- og fruktarter. For materiale som allerede er kryopreservert hos Sagaplant, er skuddspisser benyttet som utgangsmateriale og droplet-vitrification som kryopreserveringsmetode.

Samlingen i kryotank hos Sagaplant omfatter blant annet potet, jordbær, bringebær, eple, solbær, bjørnebær og plomme. Kryolagringen fungerer som langsiktig bevaring og sikkerhetskopi av verdifullt plantemateriale i Norge.

Arbeid på tvers av plantearter

NIBIOs kompetanse brukes på ulike måter avhengig av planteart, formeringsmåte og behov. Planteartene nedenfor viser bredden i arbeidet og hvordan aktiviteten gjennomføres sammen med relevante fag- og næringsaktører.

Potet

NIBIO har en sentral rolle innen friskt plantemateriale av potet. Arbeidet omfatter karantene, diagnostikk, virusrensing, vintertesting og vedlikehold av materiale i Nasjonal klonbank for potet. Aktiviteten skjer blant annet i samarbeid med Graminor AS, Overhalla klonavlssenter og flere norske potetaktører.

Jordbær og bringebær

For jordbær og bringebær arbeider NIBIO med virusdiagnostikk og forskning på virusforekomst, epidemiologi og samspill mellom virus, planter og vektorer. Denne kunnskapen bidrar til å forstå hvordan virus spres og hvordan smitte kan forebygges. NIBIO samarbeider også med Sagaplant om langsiktig bevaring av verdifullt plantemateriale gjennom kryopreservering.

Sjalottløk

For sjalottløk arbeider NIBIO med virusrensing, testing, oppformering og vedlikehold av friskt plantemateriale i samarbeid med Nasjonal klonbank for grønsaker på Landvik og Norsk genressurssenter. Virusfrie sorter vedlikeholdes og oppformeres ved NIBIO Ås, og materiale overføres til klonbanken på Landvik for videre bevaring. Friskt materiale oppformeres også hos Datsja i fjellområder omkring 900 meter over havet for å utnytte et miljø med lavere smittepress

Hvitløk

Arbeidet med hvitløk omfatter kartlegging av virus, utvalg av lovende sorter, virusrensing og oppbygging av friskt klonmateriale. Arbeidet gjennomføres i samarbeid med Norges Vel, Slæpen gård, Datsja, Setteløk AS og NIBIO Apelsvoll, med mål om å utvikle kunnskap og norsktilpasset settemateriale for hobbydyrkere, småskalaprodusenter og framtidig norsk hvitløksproduksjon.

Eple og pære

For eple og pære er friskt formeringsmateriale og langsiktig bevaring av genetiske ressurser viktige deler av arbeidet. Nasjonal klonbank for frukt ved Njøs har en sentral rolle i bevaringen av verdifulle sorter, mens NIBIO bidrar med plantehelsefaglig kompetanse, særlig innen diagnostikk og kunnskap om virus- og fytoplasmasykdommer.

NIBIO arbeider også med utvikling og tilpasning av metoder for kryopreservering av frukt, blant annet kryopreservering av hvilende knopper («dormant buds»). Sagaplant bidrar med kompetanse og erfaring innen kryopreservering og lagring av plantemateriale. Samarbeidet kobler plantehelse, metodeutvikling og genressursbevaring.

Stauder

For stauder og andre vegetativt formerte hagebruksvekster bidrar NIBIO med diagnostikk og plantehelsefaglig kompetanse for å påvise virus i plantematerialet. Sagaplant arbeider med virusrensing og oppformering av friskt plantemateriale, mens samarbeidet med PlantiNor knytter arbeidet til praktisk bruk og videre produksjon.

NIBIOs samlede kompetanse

NIBIO har kompetanse gjennom hele kjeden fra påvisning av planteskadegjørere til etablering og langsiktig bevaring av friskt plantemateriale.

Plantehelse og diagnostikk

Kunnskap om virus, virussykdommer, epidemiologi og virus-vektor-interaksjoner samt diagnostikk ved blant annet bioassay, ELISA, RT-PCR, RT-qPCR og HTS.

Virusrensing og vevskultur

Meristemkultur, varmebehandling, kjemoterapi og kryoterapi samt etablering, regenerering, oppformering og vedlikehold av plantemateriale under kontrollerte in vitro-forhold.

Genetiske ressurser og langtidsbevaring

Vedlikehold og sikring av vegetativt formerte sorter og annet verdifullt plantemateriale gjennom klonbanker, vevskultur og kryopreservering.

Forskning og metodeutvikling

Videreutvikling og tilpasning av diagnostiske metoder, rensemetoder, in vitro-lagring og kryopreservering til ulike plantearter.

Arbeidet stopper ikke når en virusfri plante er etablert. Materialet må kontrolltestes, vedlikeholdes, oppformeres og bevares. Arbeidet med friskt plantemateriale kobler derfor plantepatologi, molekylær diagnostikk, plantebioteknologi, genressursbevaring og praktisk dyrking.

Samarbeid

Arbeidet bygger på samarbeid mellom NIBIOs fagmiljøer og eksterne aktører. Samarbeidspartnerne omfatter blant annet: Norsk genressurssenter,  Graminor, Overhalla  klonavlssenter,  Nasjonal klonbank for grønsaker på Landvik, Norges Vel, Slæpen gård, Datsja, Sagaplant, Njøs Frukt & Bær og PlantiNor.