Nya förädlingsverktyg för att hitta våra framtida skogsträd
Omkring 18 000 granar kommer att karakteriseras på olika platser i Sverige under fem år. Målet är att hitta de träd som bäst klarar av de utmaningar som det förändrade klimatet medför för att påskynda skogens anpassning. ”Landskapsförädling” är en ny förädlingsstrategi som för närvarande utvecklas vid SLU och syftar till att tillhandahålla nya verktyg för ett hållbart skogsbruk.
Fältplatsen vid Bjursjön är fortfarande snötäckt. Omkring 1200 granar kommer att mätas här. Foto: Valeria Ciurcina
Det är i slutet av mars i Västerbotten i norra Sverige. Dagarna blir längre men fältplatsen vid Bjursjön, cirka 70 kilometer norr om Umeå, är fortfarande täckt av snö. Här ska omkring 1200 granar mätas. Solen skiner starkt men nätterna är fortfarande kalla. Snart kommer knopparna att spricka och Juha Niemi längtar efter att snön ska smälta så att teamet kan börja med sitt fältarbete igen.
Juha Niemi leder fältarbetet i projektet ”Landskapsförädling”. Senast de var ute i fält var i slutet av förra året. Nu träffar han Johan Holmgren, Jonas Bohlin och Eva Lindberg, fjärranalysgruppen, för att förbereda sig inför den kommande säsongen. Från vart och ett av de 1200 träden på fältplatsen vid Bjursjön tar de prover för DNA och virkestäthet. Med laserskannrar och kameror mäter de träden från marken eller uppifrån med hjälp av en drönare. Utifrån dessa bilder bestämmer de trädens egenskaper som volym och stamkvalitet. De kommer också att utvärdera skador från vår frost och svampinfektioner med denna teknik, men detta kommer främst att göras på yngre träd som är mer känsliga.
Juha Niemi inspekterar en potentiell fältplats. Foto: María Rosario García-Gil
- Förra året ägnade vi större delen av tiden åt att utveckla och optimera våra metoder och provtagningsrutiner. Vi måste arbeta mycket effektivt för att karakterisera alla 18 000 träd och kan nu ta prover på cirka 120–150 träd per dag med ett team på två till tre personer. Fältplatsen i Bjursjön är en men vi har mer platser med träd i olika ålder i hela Sverige, de flesta ägs av skogsbolag, säger Juha Niemi.
Granen har funnits i Sverige sedan den senaste istiden och är väl anpassad till klimatet här, men nu börjar den få det svårt. Vintrarna blir mildare, knopparna spricker tidigare och frost kan skada de känsliga unga barren. Varma somrar med torrperioder kan försvaga träden ytterligare och göra dem mer mottagliga för infektioner med skadliga mikroorganismer, något som kan orsaka betydande produktionsförluster.
Granar tar tid på sig. De brukar blomma först när de är i 20-årsåldern. Foto: Sonali Ranade
På ett kontor vid Umeå Plant Science Centre sitter Sonali Ranade framför en dator tillsammans med María Rosario García-Gil, som samordnar projektet. De två forskarna diskuterar de DNA-analyser som de planerar att göra. Sonali Ranade zoomar in på en blå linje som visas i ett fönster på skärmen. En upprepad serie av gröna A:n och röda T:n visas på skärmen. Sonali Ranade har anslutit sig till projektet alldeles nyligen i början av året och kommer att ansvara för den genetiska delen av projektet.
Granen har funnits i Sverige under mycket lång tid men påverkas nu av pågående klimatförändringar. Med hjälp av DNA-analyser kan förädlarna redan på unga granplantor kontrollera vilka egenskaper de har fått från föräldrarna. På så sätt kan man påskynda förädlingsprocessen för att identifiera de träd som är bäst anpassade till framtidens klimat.
Foto: Anne Honsel
- Just nu arbetar jag med att sätta upp verktygen för DNA-analysen. Vi kommer inte att göra DNA-extraktionen och sekvenseringen av alla 18 000 granar själva. I stället köper vi tjänsten av ett företag. De är helt enkelt för många prover för oss att hantera. För närvarande går jag igenom hela granens DNA-sekvens och letar efter de områden som är benägna att ackumulera mutationer, som detta repetitiva element som visas här, säger Sonali Ranade.
Sonali Ranade är ansvarig för den genetiska delen av projektet. DNA från omkring 18 000 träd kommer att jämföras för att vi ska förstå deras släktskap. Foto: Anne Honsel
Sonali Ranade förklarar att närbesläktade träd vanligtvis innehåller liknande mutationer i sitt DNA och genom att jämföra deras sekvenser kan man förstå deras släktskap. Syskon som uppvisar liknande trädegenskaper, som till exempel snabb tillväxt, ger sannolikt denna egenskap vidare till nästa generation. I kombination med lokala miljödata från den plats där trädet växer – såsom temperatur, nederbörd, markegenskaper och landskapets topografi – vill forskarna förutspå hur ett visst träd presterar i en specifik miljö.
En fältplats i Sävar, som mättes redan förra året. LiDAR-system (Light Detection and Ranging), en av de fjärranalystekniker som används i projektet, mäter ytor som är synliga från sensorn med millimeterprecision. De vita bollarna på pinnen fungerar som referenspunkter för analysen och behövs för att konstruera 3D-bilden av träden. Sex av dem är placerade på ett definierat avstånd från LiDAR-systemet. Foto: Juha Niemi
- En normal odlingscykel tar ungefär 25 år, men klimatet förändras mycket snabbare och de utmaningar som träden står inför är komplexa. Det kommer inte att finnas ett enda träd som klarar av allt på alla platser. Vi behöver ett mycket varierat bestånd av träd att arbeta med i framtiden. David Hall från Skogforsk och jag har haft ett nära samarbete med skogsindustrin för att hitta olika fältplatser. Ju mer mångfald, desto mer flexibilitet, tillägger María Rosario García-Gil.
Tillbaka till Juha Niemi och fjärranalysgruppen som kontrollerar utrustningen inför den kommande fältsäsongen. Trädpatologiexperten i teamet, Malin Elfstrand, har också anslutit sig till dem. Flera lådor står framför dem. Plastpåsar i olika storlekar och med olika etiketter ligger bredvid tryckta tabeller med varierande nummer och ett antal pennor. En svart drönare står på golvet med fjärrkontrollen framför sig, bredvid en öppen resväska.
Skogsgenetikern María Rosario García-Gil leder forskningsgruppen för ”Landskapsförädling” som består av experter på trädförädling och genetik, skogspatologi och fjärranalys. Foto: Andreas Palmén
- Skador är ojämnt fördelade i skogslandskapet både i tid och rum därför tror jag att detektions- och mätmetoder som baseras på fjärranalys blir ett värdefullt redskap både för skötsel och förädling, säger Malin Elfstrand.
- Frostskador och svampinfektioner kommer främst att uppmätas i södra Sverige där snön redan är borta. Här i Västerbotten var vi tvungna att skjuta upp starten av provtagningssäsongen eftersom vi fick så mycket snö i år. Men nu smälter snön äntligen även här och vi kan snart börja igen, tillägger Juha Niemi.
Malin Elfstrand (längst fram) visar en gran som är infekterad av en svamp för andra medlemmar i projektet "Landskapsförädling": David Hall (till höger), Eva Lindberg (bakom Malin Elfstrand), Johan Holmgren (till vänster) och Kenneth Olofsson (andra till vänster). Foto: María Rosario García-Gil
Forskningsgruppen av ”Landskapsförädling” består av experter på trädförädling och genetik, skogspatologi och fjärranalys. Den samordnas av SLU i nära samarbete med Skogforsk, det svenska skogsbrukets forskningsinstitut, och RISE, Sveriges forskningsinstitut och innovationspartner. Målet är att göra snabba och exakta förutsägelser om vilka granar kommer att prestera bäst under vissa miljöförhållanden. Projektet finansieras av Stiftelsen för Strategisk Forskning.
Så används fjärranalysteknik i projektet ”Landskapsförädling”
I projektet ”Landskapsförädling” fotograferar drönare utrustade med multispektrala kameror träden uppifrån. De upptäcker olika våglängder av ljus och den resulterande bilden visar detta i olika färger. Om ett träd är stressat till exempel på grund av frostskador eller infektioner sänder det ut mer rött ljus som har en lång våglängd. På så sätt kan forskaren bedöma trädets hälsotillstånd.
Parallellt kommer forskarna att ta markbilder med hjälp av LiDAR-teknik. LiDAR står för "Light Detection and Ranging". En laser skickar ut ljuspulser till omgivningen och en sensor mäter den tid det tar för ljuset att komma tillbaka efter reflektion från en yta. LiDAR-systemet placeras på ett stativ och mäter ytor som är synliga från sensorn med millimeterprecision. Varje ljusimpuls som kommer tillbaka till sensorn utgör en punkt på den slutliga bilden. Från de resulterande 3D-bilderna kan forskarna utläsa till exempel trädets stamvolym men också grenarnas form.
Kenneth Olofsson (vänster) and Johan Holmgren (höger) monterar LiDAR-utrustningen i skogen. Foto: María Rosario García-Gil
Hur kan "Landskapsförädling" påskynda förädlingsprocessen?
Vid konventionell förädling söker förädlare efter träd med önskvärda egenskaper som exempelvis god tillväxt eller virkeskvalitet. De parar ett lovande moderträd med en intressant far, väntar på fröna och ser hur avkomman utvecklas. Allt detta tar minst 25 år eftersom det är den tid det tar tills granen börjar blomma. Modern trädförädling innebär DNA-analyser för att kontrollera om gener som styr vissa egenskaper ges till nästa generation. Detta kan göras redan på fröplantor så att förädlarna kan uppskatta kvaliteten på avkomman mycket tidigare än vid konventionell förädling.
Reportage:
Anne Honsel, kommunikatör, e-post
Institutionen för skogsgenetik och växtfysiologi
& Umeå Plant Science Centre
Press-/forskarkontakt:
María Rosario García-Gil, forskare, e-post
Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi, SLU
& Umeå Plant Science Centre
Produktion:
SLU Kommunikationsavdelning, e-post
Innehållet är fritt att dela i sin ursprungsform om källa/url anges.
An Eye for Science. Hur världen ser ut beror på varifrån du tittar. Ibland ser du det stora genom ett mikroskop, ibland framträder mönster tydligare på håll. Det vackra kan möta ögat i botten av en petriskål, under en promenad i skogen eller som dataserier. På SLU samlas människor med olika perspektiv men med det gemensamma målet att skapa de bästa förutsättningarna för en hållbar, levande och bättre värld.
