Activity 1 / Activité n°1
Title: Breeding, genomics and agronomy research to improve oat yield and quality
Lead Researchers: Weikai Yan and Nick Tinker
Research Institution: Ottawa Research & Development Centre, Agriculture & Agri-Food Canada
Titre: Utilisation des techniques de sélection, de la génomique et de la recherche agronomique pour améliorer le rendement et la qualité de l'avoine
Chercheurs: Weikai Yan et Nick Tinker
Institution de recherche: Centre de recherche et de développement d'Ottawa - Agriculture et Agroalimentaire Canada
Description:
This project will improve Canadian oat grain yield and quality through a comprehensive set of objectives that will: develop new oat cultivars, enhance genomic selection processes in breeding programs, develop crown rust resistance methods and develop new germplasm for oats. This activity will also explore agronomic practices to achieve high and stable grain yields and quality across the entire country.
Description:
Ce projet permettra d’améliorer le rendement et la qualité de l’avoine produite au Canada, grâce à un ensemble exhaustif d’objectifs: développement de nouveaux cultivars d’avoine, amélioration des processus de sélection génomique dans les programmes de sélection, mise au point de méthodes de résistance à la rouille couronnée et mise au point de nouveau germoplasme pour l’avoine. Cette activité explorera également les meilleures pratiques agronomiques permettant d’obtenir des rendements et une qualité de grain élevés et fiables dans tout le pays.
Results / résultats
2020-2021
Title: Breeding, genomics and agronomy research to improve oat yield and quality
Lead Researchers: Weikai Yan and Nick Tinker
Research Institution: Ottawa Research & Development Centre, Agriculture & Agri-Food Canada
Titre: Utilisation des techniques de sélection, de la génomique et de la recherche agronomique pour améliorer le rendement et la qualité de l'avoine
Chercheurs: Weikai Yan et Nick Tinker
Institution de recherche: Centre de recherche et de développement d'Ottawa - Agriculture et Agroalimentaire Canada
Description:
This project will improve Canadian oat grain yield and quality through a comprehensive set of objectives that will: develop new oat cultivars, enhance genomic selection processes in breeding programs, develop crown rust resistance methods and develop new germplasm for oats. This activity will also explore agronomic practices to achieve high and stable grain yields and quality across the entire country.
Description:
Ce projet permettra d’améliorer le rendement et la qualité de l’avoine produite au Canada, grâce à un ensemble exhaustif d’objectifs: développement de nouveaux cultivars d’avoine, amélioration des processus de sélection génomique dans les programmes de sélection, mise au point de méthodes de résistance à la rouille couronnée et mise au point de nouveau germoplasme pour l’avoine. Cette activité explorera également les meilleures pratiques agronomiques permettant d’obtenir des rendements et une qualité de grain élevés et fiables dans tout le pays.
Results / résultats
2020-2021
- Five new oat cultivars were released despite reduced scale of field work due to COVID (OA1444-5-19, OA1598-1, OA1613-5, OA1609-7 and OA1610-6); two have been licensed by SeCan. OA14444-5-19 has superior levels of yield, groat, beta-glucan, test weight, and crown rust resistance and is most adapted to southern and eastern Ontario (mega-environment 1); the other lines are most adapted to the rest of eastern Canada (mega-environment 2). OA1609-7 is a Quaker-preferred cultivar; it had small but important improvements over AAC Nicolas in maturity, yield, groat, kernel weight, and b-glucan.
- Two genomic-selected lines (OA1652-3GS, OA1675-1GS) yielded very well in the Quebec provincial trials; OA1675-1GS will be further tested in 2021 for possible release as a new cultivar.
- AAC Excellence, released in 2019, captured the attention of Quaker for its superior yield, b-glucan, groat, test weight, and kernel weight in Quebec and the Maritimes.
- Mega-environment analysis led to the understanding that the oat growing regions in Canada into three oat mega-environments (Crop Science, 2021): ME1 = areas 2 and 3 in Ontario, ME2 = Quebec, Maritimes, and northern Ontario, and ME3 = Canadian Prairies. This sets a basis for strategic planning for oat breeding and genomic selection in Canada.
- Yan, W., Mitchell‐Fetch, J., Betties, A., Nilsen, K., Pageau, D., DeHaan, B., Hayes, M., Mountain, N., Cummiskey, A. and MacEachern, D., Oat mega‐environments in Canada. Crop Science. 2021. 61:1141-1153. doi.org/10.1002/csc2.20426.
- A novel method to determine the optimum number of replications in multi-location crop variety trials were developed and published (Frontiers in Plant Science, Jan 2021). Applying this method to Ontario Cereal Crop Committee (OCCC) data led the OCCC to reduce the required number of replicates in the cereal crop trials from four to three.
- Yan, W., 2020. Estimation of the optimal number of replicates in crop variety trials. Frontiers in Plant Science, 11. 10.3389/fpls.2020.590762.
- The past two-years of the N fertilizer rate study led to the preliminary conclusion that the maximum economic rate of N (MERN) was 100-160 kg/ha, depending on the location and soil fertility. COVID impacted the number of sites evaluated in 2020.
- Genomic selection (GS) modelling and selection was impacted by COVID restrictions. It has become clear that 1) GS prediction for yield is generally successful in the targeted area; 2) high yielding lines tended to be poor in agronomic and grain quality traits. Therefore, it is planned to modify the GS approach by incorporating other key breeding objectives and/or by combining visual selection for other traits.
- Cinq nouvelles variétés d'avoine ont été mise à la commercialisation malgré une réduction des travaux sur le terrain en raison de la COVID : OA1444-5-19, OA1598-1, OA1613-5, OA1609-7 et OA1610-6. Deux variétés sont commercialisées par SeCan. OA14444-5-19 a des niveaux supérieurs de rendement, de gruau, de bêta-glucane, de poids spécifique et de résistance à la rouille couronnée. Elles sont les mieux adaptées au sud et à l'est de l'Ontario (méga-environnement 1). Les autres lignées sont plus adaptées au reste de l'est du Canada (méga-environnement 2). OA1609-7 est une variété primée par Quaker. Elle a reçu de petites – mais importantes – améliorations par rapport à AAC Nicolas en termes de maturité, de rendement, de gruau, de poids de grains et de bêta-glucane.
- Deux lignées sélectionnées par génomique (OA1652-3GS, OA1675-1GS) ont donné de très bons rendements dans les essais provinciaux du Québec; OA1675-1GS y seront encore testées en 2021 en vue d’une éventuelle commercialisation.
- AAC Excellence, lancée en 2019, a attiré l'attention de Quaker au Québec et dans les Maritimes pour son rendement, son poids spécifique et son poids de grains supérieurs et son contenu élevé en bêta-glucane et en gruau.
- L'analyse en termes de méga-environnement a permis de comprendre que les régions productrices d'avoine au Canada sont divisées en trois régions (Crop Science, 2021): ME1 = zones 2 et 3 en Ontario, ME2 = Québec, Maritimes et nord de l'Ontario, et ME3 = Prairies canadiennes. Cela établit une base pour la planification stratégique de la sélection génétique et de la sélection génomique de l'avoine au pays.
- Yan, W., Mitchell‐Fetch, J., Betties, A., Nilsen, K., Pageau, D., DeHaan, B., Hayes, M., Mountain, N., Cummiskey, A. and MacEachern, D., Oat mega‐environments in Canada. Crop Science. 2021. 61:1141-1153. doi.org/10.1002/csc2.20426.
- Une nouvelle méthode pour déterminer le nombre optimal de réplications dans des essais de variétés de cultures sur plusieurs sites a été développée et publiée (Frontiers in Plant Science, janvier 2021). L'application de cette méthode aux essais du Comité des céréales de l'Ontario (OCCC) a permis de réduire le nombre requis de répétitions des cultures céréalières de 4 à 3.
- Yan, W., 2020. Estimation of the optimal number of replicates in crop variety trials. Frontiers in Plant Science, 11. 10.3389/fpls.2020.590762.
- Les deux années passées de l'Étude du taux de fertilisation azotée optimal ont permis de conclure (de façon préliminaire) que le rendement économique maximal de l’azote était de 100 à 160 kg/ha, selon la localité et la fertilité du sol. Un nombre réduit de sites ont été évalués en 2020 en raison de la COVID.
- La modélisation de la sélection génomique (SG) et la sélection ont été affectées par les restrictions de la COVID. Il est devenu clair que: (1) la prédiction du rendement avec la SG est généralement réussie dans la zone ciblée; (2) les lignées à haut rendement avaient tendance à être pauvres en caractères agronomiques et en qualité des grains. Par conséquent, il est prévu de modifier l'approche SG en incorporant d'autres objectifs clés de sélection et/ou en combinant la sélection visuelle pour d'autres caractères.
2020 - Project update video / Vidéo de la mise à jour du projet (disponible seulement en anglais)
2019-2020
2018-2019
2019-2020
- Two new oat cultivars, OA1584-3 and OA1594-1, tested in the Quebec provincial oat registration trials, were supported for full registration by RGCQ.
- The second year of a 3-year nitrogen agronomy study was conducted in 8 locations across Canada
- Deux nouveaux cultivars d'avoine, OA1584-3 et OA1594-1, testés dans les essais provinciaux pour l’enregistrement de l'avoine du Québec, ont été appuyés pour l’enregistrement par le Réseau Grandes cultures du Québec (RGCQ).
- La deuxième année d'une étude agronomique de 3 ans sur la fertilisation azotée a été menée dans 8 endroits au Canada.
2018-2019
- Plant Breeder Rights were obtained for AAC Banner.
- Two new oat lines were in the process of being formally registered: OA1426-2 or AAC Clyde (SeCan); OA1436-1 or AAC Roberval (SemiCan).
- Four new oat lines received support for registration and were tendered.
- 3 oat cultivars were tested with 6 nitrogen fertilizer treatments at 6 locations across Canada.
- Des droits d'obtention végétale ont été accordés pour la variété AAC Banner.
- Deux nouvelles lignées d'avoine étaient en voie d'être formellement enregistrées: OA1426-2, nommée AAC Clyde (SeCan); OA1436-1 nommée AAC Roberval (SemiCan).
- Quatre (4) nouvelles lignées d'avoine ont reçu un soutien pour l'enregistrement et ont fait l'objet d'un appel d'offres.
- Trois (3) cultivars d'avoine ont été testés avec 6 traitements d'engrais azotés à 6 endroits au Canada.
Funding for the Oat Project is provided by the Agriculture and Agri-Food Canada AgriScience Program through the Canadian Agricultural Partnership, with industry support from the Canadian Field Crop Research Alliance (CFCRA) whose members include: Atlantic Grains Council; Producteurs de grains du Quebec; Grain Farmers of Ontario; Manitoba Crop Alliance; Manitoba Pulse & Soybean Growers; Saskatchewan Pulse Growers; Prairie Oat Growers Association; SeCan; and FP Genetics. Additional industry funding beyond the core CFCRA members is provided by oat millers across Canada.
Le Projet Avoine est financé par le programme Agri-science d’Agriculture et Agroalimentaire Canada dans le cadre du Partenariat canadien pour l’agriculture. Le soutien de l’industrie est facilité par l’Alliance de recherche sur les cultures commerciales du Canada (ARCCC), dont les membres incluent: Atlantic Grains Council, Producteurs de grains du Québec, Grain Farmers of Ontario, Manitoba Crop Alliance, Manitoba Pulse & Soybean Growers; Saskatchewan Pulse Growers; Prairie Oat Growers Association; SeCan; et FP Genetics.