Majs med bedre næringsindhold, en sygdomsresistent sojaplante, en salttolerant hvede – og mere effektivt fodergræs, der begrænser køernes udledning af methan.

Forbedrede afgrøder som disse kan måske snart blive til virkelighed takket være genomisk selektion (GS) – en forfinet forædlingsteknik, der med DNA-test og avancerede computerprogrammer kan fremelske nye sorter med bestemte egenskaber i rekordfart og spare landbrug og miljø for store omkostninger og ressourcer.

»Vi står over for et skred i måden at forbedre vores fødevareproduktion på,« siger Klaus K. Nielsen, udviklingsdirektør i DLF-Trifolium – en dansk virksomhed, der er førende inden for forædling og produktion af græssorter, og som nu satser stort på at udnytte den nye teknologi til forædling af i første omgang rajgræs, køernes foretrukne spisegræs.

»Vi vil skabe en helt ny generation af fodersorter med væsentligt bedre udbytte, sygdomsresistens og reduceret behov for næringstilførsel. Det vil mindske forbruget af vand og kvælstof og dermed batte markant i det store klimabillede,« fortæller Klaus K. Nielsen og fortsætter:

»Vi forventer også, at når GS er implementeret som værktøj i græsforædlingen, vil den årlige udbytteforbedring blive tre til fem gange større end i dag.«

Og som om det ikke var nok, er der også mere 'luftige' gevinster ved at gøre græsset lettere fordøjeligt for køer:

»Nyere forskning viser, at forbedret fordøjelighed kan mindske methanudslippet fra køer. Og jo mere af græsset der omsættes i koen, desto mindre går til spilde i afføringen,« uddyber Klaus K. Nielsen. En mere fordøjelig fodergræssort vil således reducere kvælstofforbrug og drivhusgasudledning.

Genomisk selektion er egentlig blot traditionel forædling pakket ind i moderne teknologi. Det handler stadig om at fremelske nogle nyttige egenskaber hos en plante, f.eks. et bedre udbytte, modstandsdygtighed eller behov for mindre vand og gødning, uden at tilføre planten fremmed DNA. I stedet for som i dag at lede efter de nyttige egenskaber hos planten i forsøg ude i marken kan man ved genomisk selektion i laboratoriet identificere genetiske markører i planten for de samme egenskaber. Det kan give meget store effektivitetsfordele.

Anvendelsen af genetiske markører til forbedring af egenskaber er ikke ukendt i forædlingen, men tidligere har det kun været muligt for egenskaber styret af et enkelt eller allerhøjst to-tre bestemte gener. Men de fleste egenskaber – f.eks. udbytte, sukkerindhold eller kvælstofudnyttelse – bestemmes af mange forskellige geners sammenspil, og her er situationen langt mere kompliceret.

»Når mange gener styrer én egenskab, er det uoverskueligt at selektere den frem ved hjælp af de nuværende DNA-teknikker,« siger Klaus K. Nielsen.

GS-metoden gør det muligt at identificere 'genetiske fingeraftryk' (DNA-profiler), der beskriver, hvilke forskelle i arvemassen der styrer hhv. den ene og anden egenskab hos planten. Indtil man når så langt, må man dog først kortlægge, hvilke DNA-profiler der giver en positiv eller negativ indvirkning på forskellige afgrødeegenskaber. Det gør man ved at sammenstille planternes DNA-profiler med de egenskaber, planterne viser ude på marken.

»Når man har etableret en sammenhæng, kan man på basis af en enkelt DNA-test beregne enhver plantes genetiske potentiale for en given egenskab og således udvælge dem med den største forædlingsværdi. Det giver helt nye perspektiver og et fantastisk værktøj til at producere de bedste planteegenskaber,« forklarer Klaus K. Nielsen.

Metoden er de seneste år med succes introduceret i avlsarbejde hos husdyr til f.eks. at forbedre kuldstørrelse hos grise, mælkeproduktion hos køer og udvælgelse af de bedste avlstyre. Tidligere indsamlede man data på dyrene og deres afkom i fem-seks år, før man fandt frem til den bedste avlsværdi. Med genomisk selektion kan det gøres allerede inden for dyrenes første leveår.

Gennembruddet for genomisk selektion skyldes de seneste års kolossale fremskridt inden for DNA-teknologi og øget computerkraft. Det store benarbejde ligger i at fremstille computerprogrammerne, der kan spytte værdierne om planternes egenskaber ud til forskerne.

»Vi har brugt meget lang tid på at skabe data på, hvordan planten rent faktisk opfører sig ude i marken, og nu begynder arbejdet med at etablere koblingen til planternes genprofil,« siger Klaus K. Nielsen – altså at identificere, hvilken DNA-profil der passer til hvilke egenskaber hos planterne.

»Men når først en brugbar computermodel er etableret, behøver man ikke længere at lave mange omkostningstunge markforsøg. Udvælgelsen foretages fremover primært på baggrund af planternes genetiske data,« fortsætter han og tilføjer:

»Vi kan stadig kun fremelske variation, som findes naturligt i planterne, men vi får for første gang en effektiv og målrettet metode til at udvælge præcis de planter, som har det bedste genetiske potentiale for hver egenskab.«