The genetic basis of plant water use and drought tolerance - better beans for Africa Genetisk reglering av växters vattenanvändning och torktolerans - bättre bönor för afrika Water is a fundamental and often limiting resource for plant growth. Improving crop yields under dry conditions will be crucial for food security as dry environments and seasons become even drier with climate change. Different species and cultivars show a large variation in water use and drought tolerance. Our current understanding of the underlying genetic variation is limited. Traditionally, selection for higher yields have often resulted in increased water use. However, recent breeding efforts demonstrate that water economy and drought tolerance can be improved without adverse effects on yield. We will study the variation in traits related to water use and drought tolerance among Rwandan landraces of common bean (Phaseolus vulgaris) and identify underlying genetic components. The aim is to expand our basic understanding of the genetic control of water economy and drought tolerance in higher plants and eventually use this information for breeding more productive crops for East African conditions. Field experiments will be combined with molecular genetic methods to study a wide range of traits related to water economy and drought tolerance. Bean is the main source of protein in Rwanda. Higher yields in dry periods would significantly improve the food security of local farmers. The project is carried out in collaboration with the University of Rwanda and Rwanda Agriculture and Animal Resources Development Board, ensuring capacity building in modern crop breeding. All växtodling är beroende av vatten och globalt sett är vattentillgång en av de absolut mest begränsande faktorerna för jordbruksproduktion. Växter förlorar vatten till atmosfären då klyvöppningarna öppnas för att släppa in koldioxid till fotosyntesen. Graden av öppning är en avvägning mellan hur mycket vatten växten har råd att förlora och hur mycket koldioxid fotosyntesen använder. Olika arter och sorter är olika bra på att hushålla med vatten och reagerar på olika sätt när de utsätts för torka. Dessa egenskaper har man dock inte tagit särskilt mycket hänsyn till i modern växtförädling. Man har istället prioriterat hög avkastning och förbättring av andra egenskaper. Förädling för ökad skörd har istället snarare resulterat i att grödor använder mer och mer vatten. Vi vet att genetisk variation ligger bakom mycket av skillnaderna i växters vattenanvändning och torktålighet men det finns inte mycket kunskap om exakt hur dessa egenskaper kontrolleras och vilka gener som är inblandade. Här finns alltså en stor potential för dels en ökad kunskap om en central del av alla växters liv och dels en stor förbättring av produktiviteten hos dagens grödor under torra förhållanden. Ett exempel på det senare är att man relativt nyligen förädlat vetesorter med fokus på förbättrad vattenhushållning, vilket lett till avsevärt bättre avkastning under torra perioder. I det här projektet vill vi undersöka vilka skillnader som finns i vattenanvändning och torktålighet bland olika bönsorter och hur dessa egenskaper styrs genetiskt. Vi kommer att använda oss av traditionella bönsorter från Rwanda. Trots att Rwanda är ett litet land, till ytan mindre än Småland, finns en stor variation i odlingsförhållanden mellan olika regioner och därmed en stor odlad mångfald. Efter att ha kartlagt variationen väljer vi ut åtta olika sorter som skiljer sig med avseende på vattenanvändning och torktålighet. Dessa sorter korsas med varandra enligt ett särskilt schema för att skapa en population som gör det möjligt att kartlägga den genetiska regleringen av vattenanvändning och torktålighet. Målet är att identifiera genetiska varianter som ger en bättre avkastning under torra förhållanden och kan användas i förädlingsarbete. Bönor odlas i stor utsträckning i självförsörjningsjordbruk i Rwanda och andra afrikanska länder och är den viktigaste källan till protein för de allra flesta rwandier. Bönor som ger säkrare avkastning under torra förhållanden skulle direkt bidra till att öka livsmedelssäkerheten och förbättra fattiga jordbrukares ekonomi i Rwanda. Även om resultaten först kommer att användas i Rwanda så har de betydelse för en stor del av Östafrika. Dessutom kommer informationen om den genetiska regleringen av växters vattenekonomi som genereras i projektet att föra kunskapsläget framåt mer generellt och kunna användas för klimatsäkring av grödor i övriga delar av världen. Projektet kommer att genomföras i samarbete mellan forskare vid Göteborgs universitet och University of Rwanda. Det innebär en fortsättning på och utökning av ett redan etablerat samarbete mellan dessa två universitet. Dessutom kommer växtförädlare från Rwandas jordbruksmyndighet med specialistkunskaper inom förädling av bönor att ha en aktiv roll i projektet. Växtförädlingen i Rwanda använder sig idag traditionella tekniker och detta projekt innebär en bra möjlighet att introducera moderna molekylärgenetiska metoder i landets växtförädlingsverksamhet.