Sammenhæng mellem klimaændringer og angreb af Fusarium Jens Due Jensen - jensdue@life.ku.dk Ph.d.-studerende Institut for Plantebiologi og Bioteknologi
Formål At belyse sammenhænge mellem mulige fremtidige klimaændringer og angreb af Fusarium i byg og hvede tørke og kvælstofstress i byg øget CO 2, temperatur og ozon i byg og hvede
Oversigt Fremtidens klima Effekten på Fusarium angreb i kornafgrøder Tørke og kvælstofstress (DJF-Flakkebjerg) Forsøg med Fusarium graminearum (Fg) på byg Klimascenarier: CO 2, Temperatur og Ozon (RERAF Risø Environmental Risk Assessment Facility) Forsøg med Fg på hvede og byg
Fremtidens klima FN konvention om klima Målet er at sikre fødevareproduktionen ikke bliver truet af klimaændringerne Klimaændringernes påvirkning af mennesker og dyr lille debat omkring konsekvenserne af klimaændringernes på vores fødevareforsyning Alle led fra jord til bord bør undersøges Fokus på fødevaresikkerhed defineret af WHO Rigelig, sikker og nærende føde
Ændringer globalt Det globale klima vil ændre sig i fremtiden Generelle og vigtige klimaændringer Temperaturen vil stige (mest på den nordlige halvkugle) Nedbøren vil stige på den nordlige halvkugle Større risiko for tørke CO 2 koncentrationen fortsætter med at stige Hastigheden af klimaændringerne vil være kritisk for økosystemernes mulighed for tilpasning Kilde: DMI
Ændringer i Europa Ændringer i EU og Danmark Forskellige effekter af klimaændringer indenfor EU og mellem EU og resten af verden Vest og atlantisk Europa Stigning i middeltemperatur på 2,5 3,5 C Nedbør Vinter: stigning, sommer: fald Kilde: IPCC & DMI
Indflydelse på landbrug Afgrøder påvirkes af temperatur og CO 2 Udbytte kan gå begge veje (uklart) Ændringer i vækstsæsonen nye sorter Nye afgrøder soja, solsikke mm. Majs arealet forudsiges at stige med 30-50% i nord Planteskadegørere Fusarium
Svampetoksiner Fødevaresikkerhed Forurening af fødevarer forekommer ofte Fusarium-toksiner Svampenes produktion af toksiner påvirkes af miljø Temperatur, fugt, tørke og andet stress Aksfusarium Nedbør, temperatur og sædskifte mm.
Potteforsøg: Tørke og kvælstofstress i byg Tørkestress Vanding Optimal, før og efter smitte Kvælstof 100 kg N og 15 Kg N Smittestof Fusarium graminearum eller vand Analyser: FDK, svampe-biomasse, toksinindhold samt byg og svampe proteiner
ppm Deoxynivalenol ppm Zearalenon ng Fg DNA / 10ng total DNA Resultater: Tørkestress i byg Optimal = drypvanding Pre-stressed = ingen vanding 14d før smitte Post-stressed = ingen vanding 14d efter smitte 1.00 0.75 0.50 0.25 0.00 Svampe-biomasse Optimal Pre-stressed Post-stressed 30000 DON 300 ZEA 20000 200 10000 100 0 Optimal Pre-stressed Post-stressed 0 Optimal Pre-stressed Post-stressed
Yang et al. 2010. Journal of Proteomics Resultater: Kvælstofstress i byg FDK Svampe-biomasse DON ZEA
Klimascenarier byg og hvede Faktorer: CO 2, temperatur og ozon RERAF - RISØ Punktsmitte (hvede) eller sprøjtning af hele aks (byg)
Scenarie Klimakamre RERAF Faktor CO 2 ppm O 3 ppb, dag/nat Temperatur, dag/nat 1 Nuværende 350 20/20 19/12 C 2 CO 2 +O 3 +Temp 700 60/20 24/17 C 3 CO 2 +Temp 700 20/20 24/17 C 4 CO 2 700 20/20 19/12 C 5 Ozon (O 3 ) 350 60/20 19/12 C 6 Temperatur 350 20/20 24/17 C
ng Fg DNA / ng byg DNA Resultater: Klimascenarier byg Fusarium-biomasse i byg 0.04 1 Nuværende 2 CO2+Temp+O3 0.03 3 CO2+Temp 4 CO2 0.02 5 Temp 6 O3 0.01 0.00 1 2 3 4 5 6 Temperatur fremmer svampe-biomassen
ng Fg DNA / ng byg DNA Resultater: Klimascenarier hvede Fusarium-biomasse i hvede 0.100 1 Nuværende 2 CO2+Temp+O3 0.075 3 CO2+Temp 4 CO2 0.050 5 Temp 6 O3 0.025 0.000 1 2 3 4 5 6 Alle fremtidige scenarier hæmmer svampe-biomassen
Konklusion Tørkestress - byg Stressede planter er mere modtagelige for Fusarium, hvilket resulterer i øget svampe-biomasse og svampe-toksin Kvælstofstress byg Kvælstofstressede planter er mere modtagelige for Fusarium Klimascenarier byg og hvede Byg: Øget temperatur giver mere svampe-biomasse Hvede: Mindre svampe-biomasse i alle fremtidige scenarier CO 2 og temperatur påvirker begge afgrøder på samme måde
Tak til: KU-LIFE Institut for Plantebiologi og Bioteknologi: MF Lyngkjær, DB Collinge, HJL Jørgensen & V Hemzalová Institut for Grundvidenskab og Miljø BW Strobel DTU Risø Nationallaboratoriet for Bæredygtig Energi RB Jørgensen DTU Systembiologi F Yang & C Finnie Århus Universitet Det Jordbrugsvidenskabelige Fakultet LN Jørgensen Finansiering: DFFE & Plant Biotech Denmark Fusarium disease resistance toxins and feed quality