Årsaker til forsinket spiring i poteter på Engeløya

I 2018 og 2019 ble det oppdaget forsinket spiring i potet på betydelige arealer på Engeløya i Nordland. Problemet ble diskutert med rådgivere, forskere og bøndene, men ingen åpenbar årsak til skadene kunne identifiseres. Symptomene i åkrene tydet på at årsaken lå i jorda. Dette resulterte i en masteroppgavestudie for Sunniva Løvø. Målet var å kartlegge mulige skadegjørere i jorda, ved bruk av både DNA-metastrekkoding og tradisjonelle metoder.

Løwø har mottatt masterstipend fra Fagforum Potet til arbeidet.

Bildet under viser Forsinket spiring i potet i 2019-sesongen. Foto: Fonn-Holand Gård

Mulige skadegjørere

Nematoder

Runde og ovale flekker i en åker med dårlig vekst og uspesifikke symptomer kan ofte være symptomer på nematodeskader. Nematoder er mikroskopiske rundormer som lever i jorda. Noen av nematodene er planteparasitter og kan gjøre skade på planter. Når nematoden spiser på røttene til en plante, skades rotsystemet, slik at planten ikke får et tilstrekkelig næringsopptak (Ferraz & Brown, 2002). Planter som blir angrepet av nematoder får derfor gjerne symptomer som kan minne om næringsmangel eller forsinket vekst. Enkelte planter kan også få mer spesifikke symptomer som misvekst eller skurvlignende flekker (Magnusson, 2020).

Sopp og soppliknende organismer

Det finnes en rekke sopp og sopplignende organismer som kan gi sykdom i potet, både på røtter, knoller og de overjordiske delene. På knollene gir soppsykdommer ofte skurv eller råter. Både svartskurv, blæreskurv og sølvskurv forårsakes av sopper. Svartskurv-soppen, Rhizoctonia solani, og blæreskurvsoppen, Polyscytalum pustulans, kan gi dårlig spiring i potet dersom settepoteten er smittet eller det er mye smitte i jorda (Nilsson, Rölin & Schie, 2012). Fusariumråte, fomaråte og pythiumråte forårsakes også av sopp eller sopplignende organismer. Flere av disse organismene kan påvirke spiringa til potetene.

Bakterier

Stengelråte, bløtråte og flatskurv forårsakes av bakterier. Stengelråte og bløtråte forårsakes av de samme bakteriene, nemlig arter i slekten Pectobacterium. Ved tidlige angrep kan bløtråtebakterier gi dårlig spiring fordi settepoteten råtner. Flatskurv, forårsaket av arter i slekten Streptomyces, kan i alvorlige tilfeller også gi dårlig spiring (Charkowski et al, 2020).

Sykdomskompleks: ofte er det mer enn én skadegjører til stede i en åker

Ofte er det mer enn én skadegjører til stede i en åker, og ulike skadegjørere kan påvirke hverandre. Dersom to eller flere ulike skadegjørere angriper samme plante og påvirker sykdomsutviklinga hos hverandre kalles det et sykdomskompleks (Le May et al., 2009). Sykdomsorganismer kan også hemme hverandre. Det er gjort noe forskning på sykdomskomplekser, og danske forskere har blant annet funnet ut at angrep av både Rhizoctonia solani (svartskurv) og frittlevende nematoder av slektene Pratylenchus (rotsårnematoder) og Trichodorus (stubbrotnematoder) i samme åker gav hyppigere og mer alvorlige angrep enn det disse skadegjørerne gjør hver for seg (Klemmensen, 2007; Pedersen og Klemmensen, 2008; Pedersen og Nielsen, 2016). Symptomene de observerte var kraftig veksthemming og ofte manglende oppspiring.

Metoder

Jordprøver

Jordprøver ble tatt ut med jordprøvespyd i områder med normal og forsinket vekst, og i overgangen mellom disse, i tre ulike åkere. Det var for å sammenligne områdene med god og dårlig vekst, for å se om det var forskjeller i mikrolivet mellom områdene.

Prøveuttak: Jordprøver ble tatt i områder med forsinket spiring, i områder med normal spiring og i grensen mellom disse. Bildet under viser bygg i 2020. Foto: Ulrike Naumann, Tromspotet.

Prøveuttak: Jordprøver ble tatt i områder med forsinket spiring, i områder med normal spiring og i grensen mellom disse. Bildet under viser potet i 2021. Foto: Ulrike Naumann, Tromspotet.

DNA-metastrekkoding

DNA-metastrekkoding er en metode for å analysere biodiversitet (mangfold) i for eksempel jordprøver, basert på DNA-sekvensering av miljø-DNA.

Miljø-DNA er DNA som er ekstrahert fra miljøprøver, altså fra en samling av ukjente organismer, istedenfor fra en enkelt organisme.

I denne studien ble sopp, bakterier, nematoder og oomyceter (sopplignende organismer) undersøkt med metastrekkoding. Det ble også utført tradisjonelle nematodeanalyser. I tillegg til DNA-metastrekkoding og nematodeanalyser, ble det sendt inn jordprøver til kjemisk jordanalyse hos Eurofins.

Kort oppsummert består DNA-metastrekkoding av fem steg:

1. Det første steget er å ta prøver, i dette tilfellet jordprøver, av det en ønsker å studere.
2. Neste steg er å isolere DNA fra prøvene.
3. Steg tre er å amplifisere (kopiere opp) DNA-et til de organismegruppene en ønsker å studere, for eksempel bakterier eller sopp.
4. Deretter sekvenseres (leses) DNA-et med en sekvenseringsmaskin.
5. Det siste steget er dataanalyse, hvor de avleste DNA-sekvensene sammenlignes med kjente sekvenser for å bestemme hvilke slekter eller arter som er til stede i prøven.

Tradisjonelle nematodeanalyser

I tradisjonelle nematodeanalyser skilles nematoder ut fra en jordprøve ved å filtrere etter størrelse og oppdrift. Prøven filtreres i flere steg gjennom filtre med ulike maskestørrelser og i vannsøyler med en oppadgående vannstrøm. Den oppadgående vannstrømmen gjør at lette partikler, som nematoder, flyter opp, mens tyngre partikler, som sand og silt, synker. Når prøven er filtrert ferdig, kan den studeres under mikroskop. Nematodene identifiseres til art og telles basert på morfologiske kjennetegn.

Resultater og diskusjon

DNA-metastrekkodingen gir mye data om alle bakterier, sopp, oomyceter og nematoder som var til stede i prøvene. De fleste organismene i jorda gjør ikke skade på potetplantene, og noen av organismene kan bidra til at plantene vokser bedre. Det er begrenset kunnskap om nytteorganismer som lever naturlig i åkeren. På grunn av det og den store datamengden konsentrerte vi oss om kjente skadegjørerslekter.

Variasjonen i biodiversitet for hver enkelt organismegruppe ble sammenlignet mellom prøvene. Variasjonen i biodiversitet var gruppert etter åker, og ikke etter hvordan veksten var. Det tyder på at forskjellen i oppspiring ikke kan forklares kun med forskjell i biodiversitet. Unntaket var den ene åkeren, hvor områder med forsinket spiring hadde en sammensetning av mikroorganismer som skilte seg fra områder med normal spiring.

Generelt ble det funnet flere kjente potetskadegjørerslekter i DNA-metastrekkodingen i alle åkrene. Blant disse var Streptomyces-arter, Pythium-arter og Rhizoctonia-arter, som forårsaker henholdsvis flatskurv, pythiumråte og svartskurv. Det var ingen sikre (signifikante) forskjeller i nivå av skadegjørere mellom områder med god vekst og områder med dårlig vekst.

Globisporangium irregulare var mer utbredt i områder med dårlig vekst. Denne oomyceten (sopplignende organisme) har et bredt vertsspekter og er kjent for å forårsake visnesyke i mange plantearter. Den er imidlertid ikke beskrevet som et potetpatogen. Etter funn av G. irregulare i metastrekkodingen ble den isolert fra jorda ved såkalt «baiting».

I smitteforsøk med vevskulturplanter av potet døde plantene. Smitteforsøk på Mandel i potter i veksthus gav ingen effekt på spiringen. Dette forsøket bør eventuelt gjentas ved lavere temperatur og samme jordtype som på Engeløya. Med DNA-metastrekkoding kan man si noe om det relative mengdeforholdet mellom de ulike organismene, men det er vanskelig å si noe om den totale mengden.

I nematodeanalysene ble det generelt funnet få planteparasittære nematoder sammenlignet med det man forventer i felt med sterke nematodeangrep.

Den vanligste arten var Pratylechus crenatus, som er en rotsårnematode. Andre arter i Pratylenchus-slekten kan gjøre skade i potet, men det er usikkert om P. crenatus er skadelig i potet. Andre planteparasittære nematoder ble kun funnet i små mengder, og det ble ikke funnet noen alvorlige skadegjørere, som for eksempel potetcystenematoder.

Resultatene fra nematodeanalysene og DNA-metastrekkodingen ble sammenlignet. Det var delvis store forskjeller mellom resultatene fra nematodeanalysene og DNA-metastrekkodingen. Det viser at det er en del usikkerhet med slike metoder og at metastrekkoding, spesielt av nematoder, fortsatt er i utviklingsfasen.

De kjemiske jordanalysene viste at det var samme jordart og små forskjeller i pH og næringsinnhold mellom områder med normal og forsinket spiring i samme åker.

DNA-metastrekkoding gir en oversikt over hvilke organismer som er til stede i en prøve, og det relative mengdeforholdet mellom disse organismene. Metoden kan være nyttig for å kartlegge hvilke skadegjørere og nytteorganismer som er til stede, og kan gi kunnskap om sammensetningen av mikroorganismer i et miljø. DNA-metastrekkoding gir mye data, og analysen av disse dataene er krevende. Per dags dato gir ikke metoden god informasjon på artsnivå, men på slektsnivå har den høy treffsikkerhet. Metoden gir ikke noe svar på hvordan organismene oppfører seg i felt. DNA-metastrekkoding er under utvikling og kostnaden for både DNA-analysen og dataanalysen er høy. I dag egner metoden seg først og fremst til forskning.

Resultatene fra denne studien viser flere skadegjørere og mulige sammenhenger det kan være interessant å gjøre videre studier på, for eksempel gjennom smitteforsøk.

Takk

For å gjennomføre denne studien har jeg fått stipender fra Fagforum Potet og NIBIO. Jeg har fått låne laboratoriene til NIBIO, og Tromspotet ha bidratt med lån av drone, dronepilot og utstyr til jordprøvetaking, samt skyss til Engeløya. Takk til veilederne mine, Marte, Simeon, Solveig og May Bente, og takk til Monica, Marit og Irene for opplæring og hjelp med labarbeidet. Takk til Ulrike for skyss og selskap på Engeløya. Til slutt, tusen takk til Henning og Dina for at jeg fikk skrive om jorda deres.