Voorteelprogramme baan weg vir beter koringoeste

Die beperkte genetiese variasie in koring noodsaak koringtelers in Suid-Afrika om deur middel van teelprogramme nuwe diverse bronne van genetika te ontgin. Introgressie van gewenste gene van wilde kiemplasma word aangewend om variasie te verbeter en jaarliks word die beste genetika van oorsese lande af ingevoer en onder Suid-Afrikaanse toestande geëvalueer.

Hierdie nuwe genetika is van onskatbare waarde vir die koringbedryf en word in die teelprogramme ingebou vir die ontwikkeling van kultivars met hoër opbrengs en beter siekte- en insekweerstand.

Vir die koringprodusent beteken dit dat risiko’s verlaag word met lyne wat beskik oor ’n hoë val­getal en uitloopweerstand asook weerstand teen siekte (veral geelroes, blaarroes en stamroes) en teen Russiese koringluis. Deur genetiese vordering word die doelpale vir maksimum opbrengs verskuif, terwyl insetkoste be­snoei word.

In ‘n medianavraag aan saadmaatskappye waaraan Pannar, Syngenta en GMD Seeds deelgeneem het, wou ons uitvind hoe belangrik genetiese diversiteit in voorteelprogramme is. In aansluiting hierby gee die LNR-Kleingraan ook ‘n blik op hulle voorteel­programme.

Volgens Pannar se koringteler, dr André du Toit, is genetiese diversiteit die enkele grootste buffer wat enige teelprogram teen biotiese en abiotiese verande­ring het. “Dit is die rede waarom daar jaarliks so veel as moontlik ‘eksotiese’ kiemplasma van reg oor die wêreld getoets word,” verduidelik hy.

Aangepaste seleksies word gemaak en in die krui­singsprogram gebruik omdat die meeste ingevoerde kiemplasma nie noodwendig aangepas is vir die Suid-Afrikaanse omgewing nie en soms ook nie voldoen aan die vrystellingsnorme vir bak- en maaleienskappe nie. “Dit is nie so maklik om net ingevoerde kiemplasma in ons produksiestelsel vry te stel nie. Om hierdie rede is die kiemplasma wat in Suid-Afrika bruikbaar is se genetiese diversiteit eintlik beperk en is dit so belangrik om jaarliks seker te maak alle moontlike bronne van diversiteit word ontgin en word by die teelprogram ingesluit,” voeg dr Du Toit by.

Voorteelprogramme: skaal en omvang
Dr Francois Koekemoer, hoof van saadnavorsing en -ontwikkeling by Syngenta, sê dié maatskappy het ’n sterk voorteelprogram en het baie belê in infrastruktuur soos glas­huisspasie waar telers reg deur die jaar nuwe kruisingskombinasies kan maak en saad kan vermeerder om nuwe genetiese kiemplasma te genereer. “Syngenta het ’n uitstekende span wat die voorteelprogram hanteer en met meer as 40 jaar se gekombineerde ervaring lewer hulle ’n waardevolle bydrae om nuwe kiemplasma te gene­reer. Verder het ons plaaslik nou ook toegang tot Syngenta se voorteelprogram wat in Europa gebaseer is en wat die kapasiteit van Syngenta plaaslik betekenisvol verbeter.”

Juan Ignacio Severo, koringteler vir GDM Seeds in Argentinië, sê hulle teelprogramme word grotendeels in dié land geïmplementeer. “In die kwekerye word meer as 1 000 kruisings jaarliks gemaak en GDM Seeds bestuur 150 000 nageslaglyne. In die toetsfase voer ons vergelykende prestasietoetse uit by meer as 80 lokaliteite met meer as 50 000 saadplotte wat in verteenwoordigende dele van die land versprei is. Daarbenewens is die maatskappy se kiemplasma besig om landsgrense oor te steek en beskikbaar in lande soos die Verenigde State, Kanada, Suid-Afrika en Uruguay, waar ons reeds variëteite het wat baie naby daaraan is om kommersieel beskikbaar te wees of reeds is. Toetse is ook in sommige Europese lande begin.”

Bestuur van roessiekte en droogte
Dr Koekemoer verduidelik dat Syngenta die belangrikste biotiese en abiotiese eienskappe wat vir elke produksiestreek in Suid-Afrika van toepassing is, geïdentifiseer het. Die strategie is om doelwitte vir elke teelprogram op te stel en daarvolgens projekte te implementeer wat op hierdie streseienskappe fokus. “Daar word slegs op die eienskappe gefokus wat geneties verbeter kan word. Om dit te kan doen, is erkende kiemplasma nodig wat gebruik kan word om die plaaslike kiemplasma te verbeter,” verduidelik hy.

Hy sê Syngenta beskik oor goeie internasionale en plaaslike netwerke wat benut word om nuwe kiemplasma te bekom. “Syngenta het ’n uitstekende voorteelafdeling in Europa wat nuwe kiemplasma ontwikkel wat verbeter is ten opsigte van verskeie biotiese en abiotiese streseienskappe. Suid-Afrika het ook nou toegang daartoe. Verder is Syngenta ’n voorloper in tegnologieplatforms wat plaaslik gebruik kan word om sekere gene effektief te volg en in te bou in plaaslike koringagtergronde.”Oor hoe GDM Seeds klimaatgebaseerde uitdagings in hul teelprogramme ondervind, sê Severo kultivars word strategies in sekere omgewings geëvalueer, waar klimaatstoestande soos ryp, droogte en siektes natuurlik voorkom. “Ons forseer ook stressituasies deur die saad te ent met patogene van ’n sekere ras om kultivars se siekteweerstand vir sekere siektes (byvoorbeeld Puccinia triticina, Puccinia striformis, Puccinia graminis en Fusarium) te toets.

By Pannar word kiemplasma ook onder verskeie toestande getoets om seker te maak dat geselekteerde kiemplasma deur­lopend aangepas is vir heersende toestande. Roesevaluasies word in samewerking met die Universiteit van die Vrystaat (UV) gedoen. “Wanneer nuwe roespatogene in die veld ontdek word, word nuwe postulate gemaak wat eers by die UV in die glashuis getoets word vir virulensie. Dan, as daar ’n moontlike nuwe patogeen in die veld is, word dit uitgesit in die kiemplasma om seker te maak dat alle kiemplasma wat geselekteer word steeds aanvaarbare vlakke van weerstand bied om sodoende die produsent te beskerm,” verduidelik dr Du Toit.

Balans tussen stabilisering en genetiese potensiaal
By GDM Seeds is opbrengs nie onderhandelbaar nie, aldus Severo.­ “Die toename in die bevolking wat vir 2050 geprojekteer word en die gevolglike toename in die wêreldwye vraag na voedsel, beteken dat ons nie kan ophou om op die opbrengspotensiaal van variëteite te fokus nie. Die dimensie van die program en veral die toetsnetwerk, waar ons baie uiteenlopende omgewings verken, is geneig om sterk seleksiedruk uit te oefen op die variëteite met die grootste aanpassing en gehardheid. Dus word die variëteite wat uiteindelik kommersieel beskikbaar is en die produsent bereik, gekenmerk deur hoë opbrengspotensiaal, ’n goeie algemene gesondheidsprofiel, gebalanseerde industriële en bakkwaliteit asook breë aanpassing by verskeie omgewings.”

Dr Du Toit verduidelik dat hoewel opbrengs die grootste gewig dra, Pannar nie uitsluitlik daarop fokus nie. “Daar word deurlopend na stabiliteit gekyk. ’n Kultivar wat oor jare stabiel bo die gemiddeld in verskillende omstandighede presteer, verseker dat produsente ’n buffer het teen verandering. ’n Stabiele kultivar moet ook kan pres­teer in baie goeie toestande sonder ’n ‘plafon’. Met tye presteer die ultrahoë-opbrengskultivars nie deurlopend in alle toestande nie. Dan wil ’n mens die kultivar eerder weer toets om te verseker dat sy eienskappe nie verlore gaan nie.”

Kunsmatige-intelligensiesisteme en tegnologie word by Syngenta se teelprogramme ingespan om data in te samel, te verwerk en te ontleed. Hierdie tegnologie maak dit moontlik om die invloed van die omgewing op die genetiese potensiaal van die kiemplasma drasties te beperk, wat dan vordering ten opsigte van eienskappe soos opbrengs betekenisvol verbeter, verduidelik dr Koekemoer. “Syngenta beskik oor uitstekende biologiese en pes- en plaagbeheerprodukte wat met saad gekombineer kan word om die opbrengspotensiaal van die kultivars doeltreffend te beskerm. Daar is tans min ander internasionale maatskappye wat oor die wye reeks produkte beskik wat aangewend kan word om opbrengspo­tensiaal daadwerklik te beskerm,” voeg hy by.

Syngenta ondersoek tans die opsie om koring as gewas in te sluit by programme soos AgriClime™, wat produsente kan help om die invloed van nadelige weersomstandighede wat deur die groei­seisoen ervaar word, te beperk of te absorbeer deur ’n kontantterugbetaling. “In ’n land soos Suid-Afrika waar die klimaat baie wispelturig is, is Syngenta bereid om die produsent se hand te vat en risiko’s saam te hanteer.”

Opname van materiaal plaaslik en internasionaal
Volgens dr Koekemoer maak Syngenta gebruik van voorteelprogramme soos dié van die Universiteit Stellenbosch (US). Hierdie programme het baie goeie kiemplasma ontwikkel, spesifiek vir koringroesrasse asook opbrengsgene. “Ons benut ook materiaal wat deur CIMMYT (die Internasionale Mielie- en Koringverbete­ringsentrum) ontwikkel is en werk verder aan gesamentlike projekte met Cengen. Die meeste van die kiemplasma word aangewend in ons kruisingsblokke, maar dit is moeilik om die bydrae 100% te kwantifiseer.”

Pannar ondervind dat die opname uit kiemplasma wat plaaslik verkry word, byvoorbeeld by US, persentasiegewys groter is as by internasionale kwekerye soos CIMMYT. Dr Du Toit verduidelik dat plaaslike kwekerye reeds tot ’n groot mate fenotipies aangepas is tot plaaslike toestande. Hy sê dat die opname wel laag is in beide gevalle omdat spesifieke seleksiekriteria gebruik word om net die beste moontlike bronne te identifi­seer. Daarom is die opname uit die kwe­kerye selde hoër as 5%.

GDM Seeds inkorporeer kiemplasma van ander lande soos Mexiko, die VSA, Frankryk en Brasilië – hetsy vanaf openbare entiteite soos CIMMYT of universiteite en privaat instellings en dan deur kontrakte waarop ooreengekom is.

Tegnieke om kultivars vinniger vry te stel
By Pannar word tussen 90% en 100% van kiemplasma ontwikkel deur een of ander vorm van merkerwerk, verduidelik dr Du Toit. “Met die gebruik van mer­kerondersteunde teling (MAS) is dit baie makliker om gewenste gene met meer akkuraatheid uit onge­wens­te kiemplasma oor te dra. Die sogenaamde ‘makmaak’ van gesogte eienskappe uit onaangepaste kiemplasma kan vinniger en makliker gedoen word en daarby vinniger in die konvensionele teelprogram opgeneem word.”

Syngenta het die enigste koringteelprogram wat ’n aktiewe plaaslike dubbelhaploïedlaboratorium (DH-laboratorium) het wat ongeveer 6 000 dubbele haploïede per jaar produseer. Die DH-laboratorium word hoofsaaklik gebruik om nuwe roesweerstandbiedende en ander siektegeenkiemplasma te ontwikkel. “Dit was nog altyd van kritieke belang om ’n inhuis biotegnologiekundigheid te ontwikkel en derhalwe is Marizanne Horn verplaas om voltyds by Cengen in te skakel. Syngenta dra dus finansieel by tot die lopende koste van Cengen in ruil vir die gebruik van hulle toerusting en erva­ring,” verduidelik dr Koekemoer.

Een van die uitvloeisels van hierdie samewerking tussen Cengen en Sensako was dat die roesweerstand van nuut ontwikkelde lyne drasties en in ’n baie kort tyd verbeter is deur gebruik te maak van MAS en DH. Die hele proses is ongeveer met ses jaar of meer verkort. Tans het Sensako ook toegang tot Syngenta se biotegnologieplatforms wat onder meer genoomseleksie-opsies insluit.

Gesondheids- en omgewingsdinamika vereis spoedige vordering in programme om betyds op behoeftes te reageer. Volgens Severo is dit waarom GDM Seeds verskeie tegnologieë en gereedskap integreer om telingstydlyne te verkort. Hiervoor gebruik hulle tegnieke soos DH, grootskaalse fenotiperingstegnieke (hommeltuie), genomika, counter-seasoning in ander lande en vordering in kweekhuise.

SA Graan/Grain het ook by die Landbounavorsingsraad (LNR) aangeklop om meer uit te vind oor hulle voorteelprogramme vir koring.

Dr Vicki Tolmay, senior navorser by LNR-Kleingraan stem saam dat genetiese diversiteit ’n belangrike rol in die ontwikkeling van nuwe verbeterde koringkultivars speel, veral om opbrengs te verhoog en siekte- en plaagweerstand te verbeter. “Sonder voldoende genetiese diversiteit sal ons nie bevolkings met hoë variasie hê om uit te selekteer nie. Ons inkorporeer nuwe lyne vir opbrengsverho­ging sowel as plaag- en siekteweerstand, maar die hoë kwaliteitstandaarde van die bedryf kan beperkend wees ten opsigte van die gebruik van lyne wat geneties divers is. Verbeterde kultivars sal nie moontlik wees sonder genetiese diversiteit nie.”

Kundigheid gee die deurslag
Dr Tolmay verduidelik dat die LNR tans drie aktiewe teelprogramme, een vir elk van die koringproduksiegebiede, bedryf. “LNR-Klein­graan is be­voorreg om kundiges in patologie, entomologie en teling te hê wat saamwerk om koringkultivars te teel wat aan die vereistes van die produsent vir elke produksiestreek voldoen. Al drie programme fokus op teling vir weerstand teen biotiese en abiotiese uitdagings. Vir die winterreënval­streek se koringteelprogram is die vrystelling van kultivars met verskillende vlakke van blaar-, stam- en streeproesweerstand deur­slaggewend. Tydens die kultivarontwikkelingsproses word daar vir hierdie spesifieke eienskappe geselekteer. Kruisings met bekende roesweerstandsgene word in sommige gevalle gemaak.

Soms kan roesweerstand teenwoordig wees as ’n byvoordeel in kiemplasma wat vir ’n ander eienskap gebruik word. Mutasieteling word beplan vir aktiewe roesweerstandteling. LNR-Kleingraan se Fusarium-kwe­kery word ook jaarliks aangeplant en het bewys dat dit van onskatbare waarde is vir die besproeiingskoringprojek.”

Die bestuur van droogtetoleransie in kultivars is baie moeiliker aangesien dit ’n uiters komplekse eienskap is. Hulle gebruik internasionale koringkwekerye van ICARDA (die Internasionale Sentrum vir Landbounavorsing in Droë Areas) vir droogteweerstand en lyne met bewese droogtetoleransie wanneer kruisings gemaak word. Daarna word dit oor verskeie seisoene geëvalueer om die reaksie op seisoenale veranderinge te bepaal.

Aangepas vir klimaatsverandering
Klimaatgebaseerde veranderinge word bestuur deur herhaalde seleksie van materiaal oor verskeie seisoene in ’n poging om lyne te kies wat aangepas is vir ’n wye reeks klimaatstoestande. Die besproeiingsteelprogram word die minste deur droogte geraak, daarom is die hooffokus op wortelstelsels. Dieper wortels verskaf veerkragtigheid en laat produsente toe om minder gereeld te besproei, veral gedurende periodes met hoë temperature. Die klimaat het verander in die droëland-winterproduksiestreek, daarom fokus LNR-Kleingraan op kultivars met ’n koue-eenheidbehoefte wat nader aan die van ’n intermediêre eerder as ’n wintertipe is.

Nasionale en internasionale samewerking
Die LNR werk saam met ’n aantal nasionale en internasionale teelinstansies en kiemplasma word op ’n gereelde basis uitgeruil en in al drie teelprogramme ingesluit. LNR-Kleingraan se eie kwekerye wat elke jaar aangeplant word asook die internasionale kwekerye van CIMMYT en ICARDA, stel hulle in staat om weerstand teen siektes te verbeter asook om nuwe gene bekend te stel wat opbrengs verhoog en opbrengskomponente verbeter. Internasionale teelmateriaal word as kruisouers gebruik vir hoër opbrengs, siekte- en plaag­weerstand sowel as droogtetoleransie.

Dr Tolmay verduidelik dat merkerondersteunde seleksie gebruik word om roesweerstandsgene in teellyne van al drie programme op te spoor. Waar van toepassing word spoedteling gebruik om die aantal siklusse per jaar te verhoog. “LNR-Kleingraan beskik oor laboratoriums en kundiges wat lyne vir spesifieke gene sif. Dit stel die telers in staat om meer geskikte ouers vir kruisings te kies en meer ingeligte seleksies binne die nageslag te maak,” voeg sy by.