Gwyddor Cnydau a Bridio Planhigion - Grawn ar gyfer Iechyd

 

Cyflwyniad

Bridio Planhigion at y Dyfodol

Mae cynaladwyedd cynhyrchu cnydau bwyd a chnydau diwydiannol nad ydynt yn fwyd yn y dyfodol yn dibynnu ar barhau i ddatblygu amrywiaethau newydd sy’n bodloni tri gofyniad allweddol: 

  • Gwell cnwd gyda mewnbynnau llai
  • Sefydlogrwydd cnydau a dyfalwch dan straen biotig ac anfiotig
  • Gwell ansawdd i’r defnyddiwr terfynol

Er mai ffocws y rhaglenni bridio yw gwella perfformiad mae angen cyfuno hyn gyda lleihau ôl troed amgylcheddol amaethyddiaeth yn y DU a mannau eraill. Ar gyfer cyflawni’r amcanion hyn mae angen bridio parhaus: cyfuno technolegau bridio confensiynol â rhai newydd moleciwlaidd. Mae gwella cnydau’n galw am well dealltwriaeth o’r ffactorau gwaelodol sy’n rheoli nodweddion ar sawl lefel – o’r moleciwlaidd drwy ffisioleg at agronomeg a chadwyni cyflenwi.

Cnydau

Cnydau

Mae ymchwil IBERS ym maes bridio planhigion yn canolbwyntio ar nifer o gnydau oherwydd ei safle unigryw a’i hanes hir o berthnasoedd tymor hir gyda phartneriaid masnachol.

Grawn ar gyfer Iechyd

Mae ceirch yn darparu buddion iechyd yn ogystal â llu o gynhyrchion bwyd, porthiant a chynhyrchion eraill newydd ac yn sicrhau bioamrywiaeth mewn cylchdroadau. Roedd dros 80% o geirch gaeaf a dyfwyd yn y DU yn 2020 yn dod o amrywiaethau a fridiwyd yn Aberystwyth a’u marchnata gan ein partner tymor hir Senova.

Mae codlysiau (ffa a phys maes) yn cyflwyno cnwd sy’n sefydlogi nitrogen, y mae angen mawr amdano ar gyfer cylchdroadau âr ac yn rhoi cynnyrch protein uchel ar gyfer maeth dynol a phorthiant anifeiliaid. Ychwanegwyd dau amrywiaeth ffa gaeaf newydd a fridiwyd ym Mhrifysgol Aberystwyth, Norton a Vincent at Restr Ddisgrifiadol PGRO yn 2020 sy’n cynrychioli cynnydd sylweddol o ran cynnyrch o’u cymharu â’r amrywiaethau presennol. Caiff yr amrywiaethau hyn eu marchnata gan Senova fel rhan o gyd-fenter gyda Wherry & Sons.

Adnoddau Genetig a’r Biofanc Hadau

Ceir casgliad mawr o germplasm wedi’i ddiogelu oddi ar y safle yn cynnwys ein rhywogaethau cnydau mandadol yn bennaf, sy’n ffurfio sail i’r rhaglenni bridio planhigion. Mae’r casgliad hwn yn rhan o rwydwaith genedlaethol Adnoddau Geneteg Planhigion y DU. Fe’i lleolir yn y cyfleuster Biofanc Hadau ag Amgylchedd Rheoledig newydd sydd hefyd yn cynnwys gallu i swmp-brosesu hadau lle caiff cenedlaethau cynnar amrywiaethau IBERS eu prosesu, gan reoli eu hansawdd a’u cynnal ar gyfer eu lluosi ymhellach gan ein partneriaid masnachol.

Yn ogystal, rydym ni wedi sefydlu perllan afalau a gellyg gydag amrywiaethau treftadaeth. Mae hwn yn gasgliad unigryw yn genetig o germplasm afalau a gellyg, gyda llawer yn tarddu o ffermydd yng Nghymru, a chaiff ei gasglu, ei dyfu, ei gadw a’i werthuso ar gyfer ei ddefnyddio o bosibl yn y dyfodol i helpu i ddatrys heriau gwella bioamrywiaeth a lleddfu newid yn yr hinsawdd, yn ogystal â chynnig opsiynau ar gyfer strategaethau amrywio incwm ffermydd.

Mae defnydd newydd o gnydau’n cynnwys echdynnu protein o borfwyd ar gyfer porthiant monogastrig. Adlewyrchir ansawdd bridio planhigion yn IBERS yn y niferoedd cyson o amrywiaethau IBERS ar restrau a argymhellir yn y DU, ac mae’r sefydliad wrthi’n barhaus yn cofrestru amrywiaethau newydd yn yr holl gnydau gyda’r CPVO i alluogi manteisio masnachol.

Biotechnoleg

I ategu ein dealltwriaeth o strwythur a swyddogaeth genynnau, yn enwedig ar gyfer rheolaeth enetig ar ail-gyfuno a nodweddion eraill yn ymwneud â bridio, rydym ni’n cynnal ffrwd trawsnewid mewn nifer o rywogaethau yn cynnwys Brachypodium a Lolium perenne. Mae’r ffrwd hon hefyd yn hwyluso datblygu ac optimeiddio golygu genynnau’n seiliedig ar Crispr yn y rhywogaethau hynny.

Nodau

Nodau Bridio

Mae’r nodau tymor hir o ran bridio sydd angen mewnbynnau o ymchwil sylfaenol yn cynnwys:

  • Ymgorffori bridio gyda chymorth genomeg i gyflymu enillion genetig.
  • Ymelwa ar ddata dilyniannu genom i ddeall nodweddion a chroesfridio uniongyrchol yn well
  • Defnyddio technoleg newydd (dronau, dysgu peiriant, deallusrwydd artiffisial) ar gyfer ffenoteipio yn y maes.
  • Targedau bridio ar gyfer ffermio digarbon a hinsawdd-gyfeillgar - dal a storio carbon, tyfu gwreiddiau, gwydnwch i’r newid yn yr hinsawdd, dyfalwch.
  • Gwella effeithlonrwydd y defnydd o faetholion i leihau mewnbynnau.
  • Bridio porthiant gyda nodweddion ansawdd gwell sy’n lleihau allyriadau nwyon tŷ gwydr.
  • Defnydd newydd o gnydau porthiant, codlysiau a cheirch fel echdynnu protein ar gyfer porfa monogastrig a diet yn seiliedig ar blanhigion.
  • Gwell gwydnwch i nodweddion ansawdd grawn (ceirch) i ateb y galw gan felinwyr a defnyddwyr.
  • Goddefgarwch a gwydnwch aml-straen i ddigwyddiadau tywydd niweidiol sydyn (sychder, dyfrlenwi).
  • Gwell effeithlonrwydd bridio (cywirdeb dethol) gan ddefnyddio ffenoteipio trwybwynt uchel.
  • Rhag-fridio i nodi alelau newydd a chynyddu amrywiaeth genetig.
  • Deall addasu – cydweddu ffenoleg â’r amgylchedd.
  • Datblygu meincnodau i ffermwyr a modelau tyfu cnydau.
  • Mynd i’r afael â’r bwlch cynhyrchedd amaethyddol drwy welliannau i gynnyrch cnwd a sefydlogrwydd cynnyrch.
  • Dulliau newydd o fridio planhigion (golygu genynau, bridio cyflym) a rheolaeth ailgyfuno

Prosiectau Presennol

Prosiectau Presennol

 

Cyllidwr

Dyddiadau

Manylion

CropDiva

EU

2021-2025

crop diversity, developing breeding tools and creating local value chains; Autumn and spring seeding spring oats

Legendary

EU

2024- 2028

Intercropping Faba Beans and oats and assessing ecosystem services

ISPG

BBSRC

2023-2028

Understanding origins of winter oats; G x E of yield and quality traits; Stress resilience

Oat seedling emergence/ drought tolerance

USDA

2022-2025

Seedling emergence under drought conditions of c. 500 oat genotypes from USDA genebank collected prior to 1948

Island Oats

NERC

2024-2025

UK-Iceland Arctic Science Partnership

Phenology, adaptation and yield of oats in Iceland and UK

Better Bread

Innovate UK

2023-2025

Development of improved white flour through mill modification and blending with oats and pulses

BBR Cereal populations

BBSRC

2023-2026

Ensembl Plant Populations: integrating trait analyses and population-based sequence variants into a browsablegenomic context

Precision Agriculture

Welsh Govt.

2024

Precision drone platform for NetZero Agriculture and Land Use

Precision Agriculture

BBSRC

2024

GPS guided tractor

 

TugBoat2

 

2024-2026

Genomic selection for winter hardiness

PanOat

 

2022-2024

Genome sequencing of > 24 varieties of oats and wild relatives

 

Joy Welch

2024-2025

Developing Nutrient-Rich, Sustainable and Resilient Food Systems using minor cereals.

Prosiectau a Gwblhawyd yn Ddiweddar

Prosiectau a Gwblhawyd yn Ddiweddar

Core Strategic Programme in Resilient Crops BBSRC (2017-2022)  

BBS/E/W/0012843A http://www.resilientcrops.org

Oat domestication - understanding the origin of a European cereal

Cyllidwr: Y Cyngor Ymchwil Biotechnoleg a Gwyddorau Biolegol (BBSRC)

Rhif grant: BB/S008195/1 (2018-2021)

Genetic improvement of pea to replace soyabean in the diets of poultry and monogastric livestock (PeaGen) BBSRC Link BB/P017517 https://www.pgro.org/peagen-project/ (2017-22)

Food BioSystems Doctoral Training Partnership (DTP) (2019-2021) https://research.reading.ac.uk/foodbiosystems/

Oat Breeding (cyllid diwydiannol gan Senova)

Pulse Breeding (cyllid diwydiannol gan UK Pulses)

Nitrogen and sulphur fertiliser management for yield and quality in winter and spring oats (NoatS) AHDB 2018-2022

The influence of genotype, environment and management factors on yield development, grain filling and grain quality in oats (Cymrodoriaeth Walsh)

Understanding milling efficiency in oats: developing tools to improve grain quality (Cymrodoriaeth Walsh)

“Grazing tolerant red clover for future livestock farming”. CIEL Seed Funding (2020-2021). Germinal gyda IBERS (£50K)

“Red clover as a cash crop: Protein for monogastric farm animals and metabolites for human health (RC-Promo)”. WEFO SMARTExpertise 2020/82292 (2020-2022) IBERS, Germinal Holdings Ltd, Blue Sky Botanics – (£264K)

“Improved resistance of red clover to soil borne pathogens for sustainable livestock production”. WEFO SMARTExpertise 2017/COL/008 (2018-2021) IBERS, Germinal Holdings Ltd a Hybu Cig Cymru – (£250K)

“Maximising the value of commercial forage grass seed production”. Innovate UK/BBSRC 93314-562353/TS/R005133/1 (2017-2020) Germinal Holdings ac IBERS - Co-I (£207K)

“EUCLEG - Breeding forage and grain legumes to increase EU's and China's protein self-sufficiency”. EU Horizon 2020 (H2020-SFS-2016-2 727312-2). 38 partner (2017-2021) - (€5M) - http://www.eucleg.eu

“Genetics of crown rot resistance in red clover” KESS II PhD studentship (2017-2020) IBERS and Germinal Holdings –  (£52K) 

“Genomic selection for utilisation, seed production and animal health traits in white clover” (2017-2021) Teagasc Walsh Fellowship – (€145K)

BBBSRC-LINK, AHDB, Developing enhanced breeding methodologies for oats for human health and nutrition (InnovOat) 2014- 2019 Partneriaid diwydiant Senova a BOBMA http://www.innovoat.uk/

Optimising oat yield and quality to deliver sustainable production and economic impact (Opti-Oat) Innovate UK 2014-2018 https://gtr.ukri.org/projects?ref=BB%2FM02749X%2F1

UKRI-NRC Prototyping Root System Architecture in Avena: Technologies for Environmental Sustainability and Food Security BB/S020926/1

“Novel strategies for genetic improvement of disease resistance in perennial ryegrass”. Innovate UK/BBSRC 47055-329315/ BB/M028267/1. (2015-2020) Germinal Holdings a IBERS (£730K)

“Comparative population genomics of red clover domestication and improvement” BBSRC-IPA BB/L023563/1 gyda TGAC a Germinal Holdings (2014-2017) (£741K)

“Genomics-assisted breeding for fatty acid content and composition in perennial ryegrass (Lolium perenne L.) BBSRC LINK1 award (gyda Germinal Holdings a Hybu Cig Cymru) BB/K017160/1 (2013-2018) (£999,435)

GIANT-LINK: Genetic improvement of miscanthus as a sustainable feedstock for bioenergy in the UK (£6.4M)

MUST: Miscanthus upscaling technology (£1.8M)

Prif Ymchwilwyr

Prif Ymchwilwyr

Llun Enw Ebost Ffôn
Dr Jessica Adams jaa@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823152
Dr Sandy Cowan syc@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823193
Prof John Doonan jhd2@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823080
Dr Irene Griffiths igg@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823192
Dr Catherine Howarth cnh@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823107
Dr Tim Langdon ttl@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823060

Aelodau'r grŵp

Cyhoeddiadau

Cyhoeddiadau

Jellen, EN, Wight, CP, Spannagl, M, Blake, VC, Chong, J, Herrmann, MH, Howarth, CJ, Huang, YF, Juqing, J, Katsiotis, A, Langdon, T, Li, C, Park, R, Tinker, NA & Sen, TZ 2024, 'A uniform gene and chromosome nomenclature system for oat (Avena spp.)', Crop and Pasture Science, vol. 75, no. 1, CP23247. 10.1071/CP23247
Bekele, WA, Avni, R, L. Birkett, C, Itaya, A, Wight, CP, Bellavance, J, Brodführer, S, Francisco J. Canales, Carlson, CH, Fiebig, A, Li, Y, Michel, S, Nandety, RS, Waring, DJ, Arbelaez, JD, D. Beattie, A, Caffe, M, Blanco, IAD, Jason D. Fiedler, Gupta, R, Gutierrez, L, Harris, JC, A. Harrison, S, Matthias H. Herrmann, Yung-Fen Huang, Sanchez, JIY, Michael S. McMullen, Fetch, JM, Kirby T. Nilsen, P. Parkin, I, YuanYing Peng, Kevin P. Smith, Sutton, T, Weikai Yan, Zwer, P, Diederichsen, A, Klos, KE, Fu, Y-B, Howarth, CJ, Jannink, J-L, Jellen, EN, Langdon, T, Maughan, PJ, Paczos-Grzeda, E, Prats, E, Taner Z. Sen, Martin Mascher & Nicholas A. Tinker 2024 'Global genomic population structure of wild and cultivated oat reveals signatures of chromosome rearrangements' Research Square. 10.21203/rs.3.rs-5726397/v1
MacKintosh, S, Abeysena, V, Thompson, P, Girdwood, S, Jones, H, Leemans, D, Carter, E, Worgan, H, Howarth, C & Moorby, J 2023, 'The use of field peas to substitute soya in broiler finishing diets: Proceedings of the British Society of Animal Science (BSAS 2023)', Paper presented at BSAS Conference 2023, Birmingham, United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, 28 Mar 2023 - 30 Mar 2023 pp. 301-302. 10.1016/j.anscip.2023.01.405
Lloyd, D, Warren, RD, Gay, G, Sizer Coverdale, E, Ling, B, Langford, T, Palmer, S & Howarth, C, Bonneville: Vicia faba (Winter bean), 2022, Plant Variety.
Allwood, JW, Martinez-Martin, P, Xu, Y, Cowan, A, Pont, S, Griffiths, I, Sungurtas, J, Clarke, S, Goodacre, R, Marshall, A, Stewart, D & Howarth, C 2021, 'Assessing the impact of nitrogen supplementation in oats across multiple growth locations and years with targeted phenotyping and high-resolution metabolite profiling approaches', Food Chemistry, vol. 355, 129585. 10.1016/j.foodchem.2021.129585
Howarth, C, Martinez-Martin, MJP, Cowan, A, Griffiths, I, Sanderson, R, Lister, S, Langdon, T, Clarke, S, Fradgley, N & Marshall, A 2021, 'Genotype and environment affect the grain quality and yield of winter oats (Avena sativa L.)', Foods, vol. 10, no. 10, 2356. 10.3390/foods10102356, 10.3390/foods10102356, 10.3390/foods10102356
Canales, FJ, Montilla-Bascón, G, Bekele, WA, Howarth, C, Langdon, T, Rispail, N, Tinker, NA & Prats, E 2021, 'Population genomics of Mediterranean oat (A. sativa) reveals high genetic diversity and three loci for heading date', Theoretical and Applied Genetics, vol. 134, no. 7, pp. 2063-2077. 10.1007/s00122-021-03805-2
Isidro-Sánchez, J, Prats, E, Howarth, C, Langdon, T & Montilla-bascón, G 2020, Genomic Approaches for Climate Resilience Breeding in Oats. in C Kole (ed.), Genomic Designing of Climate-Smart Cereal Crops. Springer Nature, pp. 133-169. 10.1007/978-3-319-93381-8_4
Mellers, G, Mackay, I, Cowan, S, Griffiths, I, Martinez-Martin, M, Poland, JA, Bekele, WA, Tinker, NA, Bentley, A & Howarth, C 2020, 'Implementing within‐cross genomic prediction to reduce oat breeding costs', The Plant Genome, vol. 13, no. 1, e20004. 10.1002/tpg2.20004
Galyuon, IK, Gay, A, Hash, CT, Bidinger, FR & Howarth, C 2019, 'A comparative assessment of the performance of a stay-green sorghum (Sorghum bicolor (L) Moench) introgression line developed by marker-assisted selection and its parental lines', African Journal of Biotechnology, vol. 18, no. 26, 7118D0361330, pp. 548-563. 10.5897/AJB2019.16826
Clifton-Brown, J, Harfouche, A, Casler, M, Jones, H, MacAlpine, WJ, Murphy-Bokern, D, Smart, L, Adler, A, Ashman, CR, Awty-Carroll, D, Bastien, C, Bopper, S, Botnari, V, Brancourt-Hulmel, M, Chen, Z, Clark, L, Cosentino, S, Dalton, S, Davey, C, Dolstra, O, Donnison, I, Flavell, R, Greef, JM, Hanley, S, Hastings, A, Hertzberg, M, Hsu, TW, Huang, L, Iurato, A, Jensen, E, Jin, X, Jørgensen, U, Kiesel, A, Kim, D-S, Liu, J, McCalmont, JP, McMahon, GG, Mos, M, Robson, P, Sacks, EJ, Sandu, A, Scalici, G, Schwarz, K, Scordia, D, Shafiei, R, Shield, IF, Slavov, G, Stanton, B, Swaminathan, K, Taylor, G, Torres, AF, Trindade, LM, Tschaplinski, T, Tuskan, J, Yamada, T, Yu, CY, Zalesny, R-F, Zong, J & Lewandowski, I 2019, 'Breeding progress and preparedness for mass‐scale deployment of perennial lignocellulosic biomass crops switchgrass, miscanthus, willow and poplar', GCB Bioenergy, vol. 11, no. 1, pp. 118-151. 10.1111/gcbb.12566, 10.1111/gcbb.12566
Paczos-Grzęda, E, Sowa, S, Boczkowska, M & Langdon, T 2019, 'Detached leaf assays for resistance to crown rust reveal diversity within populations of Avena sterilis', Plant Disease, vol. 103, no. 5, pp. 832-840. 10.1094/PDIS-06-18-1045-RE

Mwy o gyhoeddiadau ar y Porth Ymchwil »