Copenhagen, Denmark
March 28, 2017
University of Copenhagen and the global player Bayer CropScience have successfully developed a new oilseed crop that is much more resistant to heat, drought and diseases than oilseed rape. The breakthrough is so big that it will feature as cover story of the April issue of Nature Biotechnology, the most prestigious journal for biotechnology research.
Should the global warming continue, a golden rape field under the summer sun may soon become but a distant memory. Researchers have now developed a mustard crop with all the good properties of rape, but which, in addition, also is resistant to drought and heat.
A blooming yellow rape field marks the beginning of summer in Northern Europe. However, if global warming continues, the beautiful view of golden fields under a blue summer sky may soon become but a nostalgic memory. However, there is hope within sight in the form of a new robust oilseed crop that looks like rape but can withstand the climate changes.
Climate changes threaten our oilseed crops
Professor Barbara Ann Halkier, Head of DynaMo Center of Excellence, University of Copenhagen, is one of the scientists who has worked on developing a new oilseed crop with better properties. She explains:
”Oilseed rape does not grow very well in warm and dry areas. We are very happy that we have succeeded in using a groundbreaking technology on a mustard plant, which is a close relative to rape. The result is an oilseed crop with improved agronomic traits that is tolerant to global warming. The new crop will enable cultivation in areas that today is not suitable for oilseed crops, such as the Western part of Canada, parts of Eastern Europe, Australia and India”.
Bitter defense compounds not suitable as animal feed
The mustard plant is similar to oilseed rape in many ways. It looks like a rape plant and its oil has the same attractive features with high content of mono- and polyunsaturated fatty acids e.g. omega-3 and -6 plus antioxidants and vitamins. However, it is also a lot more robust when grown under arid conditions and upon exposure to diseases. Mustard is therefore an obvious candidate to replace oilseed rape.
“Until now it has been an undefeatable challenge that mustard seeds are full of the bitter defense compounds that give mustard its characteristic flavor. Consequently, the protein-rich seed meal that remains after the oil is pressed out of the seeds is useless as animal feed,” explains Barbara Ann Halkier.
In close collaboration with Bayer CropScience - one of the major global players within plant biotechnology and breeding - she and other scientists from the DynaMo Center have found an original solution to this problem.
From model plant to oilseed crop
The scientists from the DynaMo Center have invented a technology that can keep the bitter defense compounds out of the seeds while maintaining them in the rest of the plant so that the plant can defend itself against herbivores and pathogens.
The Danish scientists have shown that the technology works in a model plant, while scientists from Bayer CropScience have implemented the technology in the fields and performed large field trials with the optimized mustard plants.
Postdoc Svend Roesen Madsen from DynaMo Center and shared first author of the publication in Nature Biotechnology says:
”The field trials have shown that we have come a long way. I guess that we are more than three quarters of the way towards a new robust oilseed crop that will be commercially attractive to the farmers. This is truly an exciting result!”
Long search for novel oilseed crop
Scientists and breeders have searched for many years after an alternative to oilseed rape. Rape is one of our most important sources of vegetable oil, biodiesel and protein for animal feed. However, it is only grown in relatively cool climates e.g. at our latitudes and every year the farmers have substantial yield losses as rape is not very disease tolerant.
”In the 1970’s a Polish farmer serendipitously found a rape plant with so low levels of the bitter defense compounds that rape suddenly became an important commercial oilseed crop,” says the other first author Associate Professor Hussam H. Nour-Eldin, who is also a member of the DynaMo Center. He continues:
”Since the 70’es, farmers and scientists have attempted to generate a similar variant of the mustard plant. We are proud that we invented a technology with which we can achieve this long-term goal.”
In the coming years, the scientists from University of Copenhagen and Bayer CropScience will work towards reducing the content of bitter defense compounds in the mustard seeds even further. They expect to have a mustard plant with mustard-free seeds ready within 2-3 years.
Sennepsfrø uden sennepssmag: Ny robust olieafgrøde kan modstå klimaforandringer
Københavns Universitet og det verdensomspændende firma Bayer CropScience har frembragt en ny robust olieafgrøde, der kan modstå varme, tørke og plantesygdomme langt bedre end de nuværende rapsplanter. Gennembruddet er så stort, at det er forsidehistorie på april måneds udgave af verdens førende videnskabelige tidsskrift inden for bioteknologisk forskning Nature Biotechnology.
En gylden rapsmark under den danske sommersol kan snart være en saga blot, hvis den globale opvarmning fortsætter. Nu har forskere udviklet en sennepsplante, der har alle rapsens gode egenskaber, men som desuden kan klare tørke og varme.
En blomstrende gul rapsmark er indbegrebet af dansk sommer. Men - hvis den globale opvarmning fortsætter, kan det smukke syn af en gylden mark under en blå sommerhimmel snart være et nostalgisk minde fra fortiden. Der er nu håb forude i form af en ny robust olieafgrøde, der til forveksling ligner rapsplanten, men som kan klare klimaforandringerne.
Klimaforandringer truer vores olieafgrøder
Centerleder på Grundforskningscentret DynaMo, Københavns Universitet, Professor Barbara Ann Halkier er en af de forskere, der har arbejdet ihærdigt med at udvikle en ny olieafgrøde. Hun fortæller:
”De gængse rapsplanter kan desværre ikke klare varme og tørke særlig godt. Til vores store glæde er det lykkedes os at bruge en epokegørende bioteknologisk metode på en sennepsplante, der er en nær fætter til raps. Resultatet er en forbedret olieafgrøde, der er rustet til at klare fremtidige klimaforandringer. Den vil også kunne dyrkes i områder, der i dag er uegnede til olieafgrøder, såsom Indien, Australien og hele det vestlige Canada.”
Bitre forsvarsstoffer uegnede til dyrefoder
Sennepsplanten er rapsplantens robuste slægtning. Den ligner raps af udseende, og dens olie har de samme eftertragtede egenskaber med høje indhold af mono- og flerumættede fedtsyrer, bl.a. Omega 3 og 6, samt antioxidanter, vitaminer og lectin. Men oven i er den langt mere hårdfør over for varme, tørke og sygdomme. Sennep er derfor en nærliggende kandidat til at afløse raps.
”Hidtil har der dog været den uovervindelige forhindring, at sennepsfrø er propfulde af de bitre forsvarsstoffer, der giver sennep sin karakteristiske smag. De medfører nemlig, at restproduktet efter presning af sennepsolie er ubrugeligt som foder til husdyr,” forklarer Barbara Ann Halkier.
I tæt samarbejde med Bayer CropScience, der er en af de helt store globale spillere inden for plantebioteknologi og forædling, har hun sammen med forskere fra DynaMo-centret lavet en original løsning på dette problem.
Fra modelplante til afgrøde
Forskerne fra DynaMo-centret har udviklet en teknologi, som kan holde de bitre forsvarsstoffer ude af sennepsfrøene, samtidigt med at resten af planten stadig kan forsvare sig mod insekter og sygdomme.
De danske forskere har vist, at teknologien virker i forsøg med modelplanter, mens Bayer CropScience har udført store markforsøg med de lovende sennepsplanter.
Postdoc Svend Roesen Madsen fra DynaMo-centret og delt førsteforfatter på artiklen i Nature Biotechnology sammenfatter:
”Markforsøgene har vist, at vi allerede er kommet meget langt. Jeg gætter på, at vi er mere end tre fjerdedele af vejen hen mod at have fremstillet en hårdfør olieafgrøde, der vil være kommercielt attraktiv for landmændene. Det er en utrolig succes!”
Mangeårig jagt på alternativ til raps
Forskere og frøforædlere har i mange år forsøgt at finde et alternativ til rapsplanten. Raps er en af vores vigtigste kilder til planteolie, biodiesel og protein til dyrefoder. Raps kan dog kun dyrkes i relativt kølige og fugtige klimaer som f.eks. på vores breddegrader, og hvert år mister landbruget en betragtelig del af udbyttet, fordi rapsplanten er sårbar over for sygdomsangreb.
”I 1970-erne fandt en polsk landmand ved et tilfælde en rapsplante med så lave mængder af det bitre forsvarsstof i frøene, at raps med et blev en udbytterig afgrøde,” fortæller artiklens anden førsteforfatter lektor Hussam H. Nour-Eldin, der også kommer fra DynaMo-centret på Københavns Universitet. Han fortsætter:
”Siden da har landmænd og forskere ledt og eksperimenteret for at frembringe en lignende variant af sennepsplanten. Vi er stolte over, at det er os, det er lykkedes for.”
De næste år vil forskerne fra Københavns Universitet og Bayer CropScience bruge på at få indholdet af forsvarsstofferne i sennepsplantens frø endnu længere ned. De regner med, at de vil have en olieproducerende sennepsplante, hvis frø ikke længere smager af sennep, klar inden for de næste 2-3 år.
Topics
Species
