Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Heterobasidion annosum s.l. (sensu lato, in the broad sense) is a fungal complex consisting of five partly intersterile species and is regarded as the most devastating forestry pest in the northern hemisphere. The fungus is specialized on coniferous trees and utilizes lignin, cellulose and other structural compounds of the wood as its nutrient source. Infection by the fungus results in rotted wood, stunted growth and in death of the host. The fungus wood-decaying properties also results in timber unsuitable as construction material. H. annosum s.l. has a large economic impact on the forestry industry, causing annual losses estimated to exceed €1 billion in the EU alone. Scots pine, an economical important tree species, is infected by H. annosum s.s. (sensu stricto, in the narrow sense). There have been some studies of breeding Scots pine for enhanced resistance to H. annosum s.s., but surprisingly little is known about this topic. Several quantative trait loci (QTLs) associated with resistance to H. parviporum – one of the species within the complex – in Norway spruce were recently identified. This thesis investigated if those loci also existed in the Scots pine genome. Five orthologues to the QTLs were successfully identified in genotypes present in the Swedish forest tree breeding programme. Four out of the five genes possessed SNPs, suggesting that there might be genetic potential for breeding future Scots pine trees with enhanced resistance to the pathogen. Field inoculation of H. annosum s.s. failed to detect any significant variation in resistance between the different Scots pine genets although there was a clear trend (p-value = 0.054). Future studies could potentially identify variation in resistance of the Scots pine genotypes and associate the phenotypic variation with variants of the QTL orthologues identified in this thesis.

Svampar orsakar många allvarliga sjukdomar hos växter som varje år leder till stora förluster inom jord- och skogsbruket. En av de allvarligaste skadegörarna för skogsindustrin är rottickan, en svamp som orsakar sjukdomen rotröta. Svampen angriper främst barrträd där den bryter ner de ämnen som finns i veden (t.ex. cellulosa) för att sedan kunna utnyttja de frigjorda ämnena som sin näringskälla. Träd som drabbats av rotröta växer sämre, riskerar falla omkull vid blåst och kan även dö som följd av infektionen. Det rötskadade virket blir dessutom otjänligt som byggnadsmaterial. De skador som orsakas av rottickan ger stora ekonomiska konsekvenser för skogsbruket och beräknas endast inom EU uppgå till mer än en miljard euro årligen. I Sverige är tall ett av det ekonomiskt mest betydelsefulla trädslaget och utgör nästan 40% av landets virkesförråd. För de industriellt sett viktigaste trädslagen i Sverige (tall samt gran) bedrivs det ett aktiv förädlingsarbete för att få fram plantor med så bra egenskaper som möjligt till nästa generations skog. Träd med högre tillväxt, bättre virkeskvalité och större motståndskraft mot sjukdomar är några av målen med förädlingsarbetet. Det har forskats en del om möjligheterna att korsa fram tallplantor som är mindre känsliga mot rotröta, men det är fortfarande många frågetecken som kvarstår inom detta ämne. I gran identifierades dock nyligen ett antal s.k. kvantitativa resistensgener som alla gav ett litet men betydelsefullt skydd mot rottickan. Trots att gran och tall skiljdes från varandra för 140 miljoner år sedan så har de fortfarande mycket gemensamt på genetisk nivå. Med detta i åtanke är det möjligt att tänka sig att de gener som gav skydd mot rottickan i gran möjligen kunde finnas även i tallens DNA. Dessa gener skulle då potentiellt kunna användas inom växtförädlingen av tall för att ta fram friskare plantor. Syftet med denna uppsats var både att undersöka om dessa gener överhuvudtaget fanns i tall och om så var fallet även se om det kunde finnas olika varianter av dem. Det analyserades även om det gick att se något samband mellan eventuell förekomst av dessa gener och skydd mot rottickan genom att ympa in svampen på tallar som ingår i det svenska förädlingsprogrammet. Genom att använda molekylärbiologiska metoder lyckades fem gener som liknade de i gran identifieras även i tallens DNA, varav fyra av dessa förekom i olika varianter. Mer studier av dessa gener behövs men kanske kan de en dag vara en integrerad del i kampen mot rottickan. I försöket där svampen ympades in på tallplantorna gick det inte att se någon skillnad i motståndskraft hos träden, även om det fanns vissa trender. Detta kan dock bero på brister i försöksupplägget, t.ex. det kalla vårvädret som hindrat rottickan från att få sprida sig i sådan grad att någon märkbar skillnad gick att mäta. Förhoppningsvis kan framtida studier påvisa en skillnad i motståndskraft mot rottickan och eventuellt korrelera dessa skillnader med de gener och genvariantersom identifierats i denna uppsats!