Optimizing genomic selection for practical plant breeding
- Reference number
- SM18-0028
- Start and end dates
- 190301-191231
- Amount granted
- 197 714 SEK
- Administrative organization
- Swedish University of Agricultural Sciences
- Research area
- Life Sciences
Summary
Securing efficient and sustainable food production is a huge challenge where new methodologies in plant breeding will play a key role. Genomic selection is a relatively new tool in plant breeding, whereas it has been used for longer time in animal breeding. There has been extensive research on genomic selection and how to adapt the method to plant breeding, but most of the research has been done on a more theoretical base without connections to commercial plant breeding programs. There are many aspects that differ between populations developed specifically to study genomic selection and populations created within breeding programs, and there is an urgent need to optimize the method for the latter use. I will have access to large populations from sugar beet breeding programs in MariboHilleshög that I will use to study the optimal design for genomic selection in a practical breeding program. Based on phenotypic and genotypic data of these populations I will study how different breeding goals impact the optimal selection of materials to be used for creating models, the optimal balance between cost and precision for selecting the number of markers to be used in selection, and how genomic breeding values can be estimated from a reduced marker set by imputations. The results can be applied to plant breeding in many crops and used to make the selection more efficient and thereby increasing the genetic gain.
Popular science description
Det är en stor utmaning att säkerställa en effektiv och uthållig matproduktion i framtiden, särskilt med tanke på klimatförändringarna och kraven på att minska kemikalieanvändningen i jordbruket. Nya metoder inom växtförädling spelar här en viktig roll för att effektivisera utvecklingen av nya sorter som är anpassade till dagens krav. Genomisk selektion är en metod som använts en längre tid inom djuravel, men som först nyligen börjat användas inom växtförädling. Metoden går ut på att man beräknar en statistisk modell utifrån ett träningsmaterial där man kopplar ihop data på avkastning eller andra egenskaper med genetiska data från marköranalyser. Denna modell kan sedan användas för att beräkna avkastningen för andra material som enbart analyserats genetiskt, vilket är snabbare och billigare än att odla materialen i fält. De senaste åren har det forskats mycket på hur man bäst skall använda genomisk selektion för att göra växtförädlingen effektivare, men denna forskning har mestadels varit teoretiskt baserad eller använt sig av material speciellt framtaget för detta syfte. De populationer som används inom praktisk växtförädling skiljer sig på flera viktiga punkter från de studerade materialen och det finns därför ett starkt behov av att studera hur man bäst anpassar genomisk selektion till kommersiell växtförädling. För att studera dessa frågor kommer jag att ha tillgång till material från MariboHilleshögs sockerbetsförädling. Jag kommer att studera det optimala urvalet av material för genomisk selektion, balansen mellan kostnad och precision när det gäller antalet markörer som används och hur det genetiska värdet av olika material kan beräknas utifrån ett reducerat antal markörer. Resultaten kan användas för att göra förädlingen av många grödor effektivare och därmed förenkla utvecklingen av nya sorter som uppfyller dagens krav på avkastning, klimatanpassning och hållbar odling.