Undersøgelser af tidlig rodudvikling i hvidkløver viser potentiale for avlsindsats
Nye undersøgelser i hvidkløver vurderer store potentiale for modrettet avlsindsats for at udvikle sorter med stærkt tidlig rodvækst.
Tidlig rodudvikling i hvidkløver (Trifolium repens) er en vigtig faktor for planteetablering, konkurrenceevne og langvarig vedholdenhed i kløver-græs. For dansk landbrug, hvor hvidkløver spiller en central rolle i lavinput, bæredygtig foderproduktion, er stærk tidlig rodvækst afgørende for at opnå høj kvælstof fiksering, stabile udbytter og modstandsdygtighed under stadig mere varierende klimatiske forhold.
Resultaterne af denne undersøgelse vil støtte avlsindsatser, der retter sig mod mere robuste og klimamodstandsdygtige hvidkløversorter, der er tilpasset danske fodersystemer, og i sidste ende bidrage til mere bæredygtige og produktive landbrugsmetoder.
Hurtig dannelse af et velforgrenet rodsystem forbedrer tidlig næringsoptagelse, understøtter kraftig vækst over jorden og forbedrer afgrødens evne til at modstå tørkeperioder, som bliver hyppigere i Danmark. På trods af sin betydning har det været vanskelige at karakterisere på grund af deres underjordiske natur og mangel på effektive metoder for fænotype karakterisering. For at lukke dette hul blev der gennemførte kontrollerede drivhus-eksperimenter for at undersøge tidlig rodarkitektur på tværs af 174 hvidkløvergenotyper fra 20 varianter.
For at undersøge, hvordan hvidkløverrødder vokser, brugte vi specielle beholdere kaldet rhizobokse. Vi plantede små skudstykker af hvidkløver, som hurtigt dannede nye rødder.
Rhizoboks eksperiment gennemført ved Aarhus Universitet til undersøgelse af tidlig rodvækst i hvidkløver. Foto: Professor Torben Asp, Aarhus Universitet.
Denne opsætning muliggjorde ikke-destruktiv observation af tidlige rodvækstdynamikker. Ved at kvantificere parametre som total rodlængde, forgreningsintensitet og rodsystemets ekspansionshastighed sigter vi mod at identificere genotyper med stærke træk af tidlig rodkraft.
For at "se" rødderne inde i kasserne brugte vi computerprogrammet RootPainter [1], som automatisk adskiller rødderne fra jorden på billeder. Dette gjorde det muligt at måle rodvækst på en ensartet og pålidelig måde. Analyse afslørede flere interessante forbindelser mellem hvidkløver-karakteristika. Der blev fundet en moderat positiv korrelation mellem udbyttet målt i markforsøg og den samlede rodlængde.
Overordnet set peger resultaterne på nye muligheder for hurtigere og mere effektiv avl af produktive og klimamodstandsdygtige hvidkløversorter.
Vicia faba rhizobox billeder. (A): Original scanning; (B): Output fra RootPainter; (C): Segmenteringsbillede efter RootPainter-træning. Foto: Professor Torben Asp, Aarhus Universitet.
Undersøgelserne blev gennemført i rammerne af projektet "Dyrkning af proteinafgrøder med lavt miljø- og klimaaftryk til fremtidens klima", støttet af Promilleafgiftsfonden for Landbrug.
Forfattere: Istvan Nagy, Marta Malinowska og Torben Asp Center for Kvantitativ Genetik og Genomik, Aarhus Universitet, Forskningscenter Flakkebjerg
- Smith AG et al. (2022): RootPainter: Deep Learning Segmentation of Biological Images with Corrective Annotation. New Phytologist 236:774–791.
