Klimaforandring og svampe som meldug Hvordan vil forøget CO 2, ozon og temperatur påvirke plantesygdomme? Lektor Michael F. Lyngkjær Email: mlyn@life.ku.dk
Hvorfor? o Vores klima ændrer sig o Klima faktorer påvirker afgrøders fysiologi, vækst og kvalitet o Hvilken betydning har dette for modtagelighed overfor sygdomsfremkaldende svampe? Dias 2
Fremtidens klima Hvad kan vi forvente: o Koncentrationen af drivhusgasser vil stige -(CO 2, troposfærisk ozon og andre) o => øget temperatur og ændret nedbørsmønster Dias 3
CO 2 og temperatur Afgrøder påvirkes af CO 2 og temperatur o Udbytte kan gå begge veje (uklart) o Øget temperatur fremmer vækst, men mindsker vækstperioden o Øget CO 2 fremmer vækst ved at øge fotosyntesen, men kan mindske næringsstof optag o Vi ved meget lidt om betydningen af kombineret stigning af CO 2 og temperatur Dias 4
Troposfærisk ozon (hvad vi indånder) - dannes primært fra fotokemiske reaktioner mellem to store klasser af luftforurenende stoffer, flygtige organiske forbindelser (VOC) og nitrogenoxider (NOx) Vind Nox + VOC + sollys => Ozone Dias 5
Hvordan kan vi så undersøge sammenhængen mellem fremtidige klimaændringer og sygdomme i afgrøder på ordentlig vis? Dias 6
Dias 7
RERAF = Risø Environmental Risk Assessment Facility Dias 8
Dias 9
Dias 10
Klimakamre RERAF Behandling (klima faktor) Nuværende (2011) CO 2 Ozon (dag/nat) Temperatur (dag/nat) 385 ppm 20/20 ppb 19/12 C CO 2 700 ppm 20/20 ppb 19/12 C Temperatur 385 ppm 20/20 ppb 24/17 C Ozon 385 ppm 60/20 ppb 19/12 C CO 2 +temperatur 700 ppm 20/20 ppb 24/17 C CO 2 +temperatur + ozon (2075) 700 ppm 60/20 ppb 24/17 C Den røde tekst indikerer de forhøjede værdier Dias 11
Nøgle-spørgsmål: 1. Hvordan påvirker CO 2, ozon og temperatur bygplanters sygdomsresistens - enkeltvis og i kombination? 2. Er der forskel på hvordan resistens mod biotrofe svampe som f.eks. meldug og nekrotrofiske svampe som f.eks. bipolaris bladplet påvirkes? Dias 12
Bipolaris bladplet og klimaændringer o Bipolaris bladplet har en nekrotrof livsstil (den dræber de planteceller der inficeres) o Nekroser (bladpletter) induceres indenfor 48 time efter smitte o Oxidativt stress øger celledød o Vores hypotese er, at klimatiske ændringer vil øge modtagelighed til Bipolaris bladplet pga øget oxidativt stress og svampens nekrotrofiske Bipolaris sorokiniana livsstil Dias 13
Dias 14
Dias 15
Dias 16
Dias 17
Pletter/blad Lessions/leaf Antal bladpletter Sygt bladareal i % 30 25 20 * * 60 50 40 * * * * 15 30 10 20 5 10 0 0 3 dage efter smitte 7 dage efter smitte Dias 18
ng svampe DNA / ng byg DNA ITSI/EFO Svampebiomasse i bygbladene 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 Dias 19
Bipolaris bladplet og klimaændringer o Klimaændringer vil give øget sygdomssymptomer o Modtagelighed er temperaturafhængig o Der ikke umiddelbart sammenhæng mellem niveau af svampeinfektion og symptomer! Dias 20
Meldug o Meldug er en obligat biotrof svamp, dvs at den skal optage føde fra levende bladceller o Oxidativt stress er vigtigt for plantens resistens o Vores hypotese er, at klimatiske ændringer vil øge planternes resistens mod meldug pga øget oxidativt stress og svampens biotrofiske livsstil Blumeria graminis Dias 21
% Infektion Infection 25 Meldug * 20 15 10 5 * 0 * Dias 22
Meldug o Øget temperatur og ozon koncentration medfører øget resistens o Men kombination af øget temperatur og ozon sammen med CO 2 medfører overraskende øget modtagelighed! Dias 23
Konklusion o Det er nødvendigt at udføre kombinationsforsøg med flere klimafaktorer på en gang o Gerne under markforhold o Ved forædling af resistens mod bipolaris bladplet vil det være gavnligt at benytte både niveauet af svampeinfektion og omfanget af symptomer Dias 24
Fremtid: o Vi måler vækst, fotosyntese, ekspression af gener og indhold af metabolitter for at forstå de cellulære processer der påvirkes af øget CO 2, temperatur og ozon o Variation i respons til klimaændringer i forskellige plante genotyper bliver testet o Betydning af tilgængeligt vand vil blive undersøgt Dias 25
Tak til LIFE Gowda Rayapuram Bolette Lind Mikkelsen Risø DTU: Georg Frenck Teis Mikkelsen Rikke Bagger Jørgensen Planteforædlerene: Sejet Nordic Seed A/S Nordisk genbank Det Frie Forskningsråd Teknologi og Produktion og SOAR PhD skole for finansiel støtte Dias 26