Planteforedling går ut på å få frem forbedrede slag av kulturplanter, utvikle nye sorter av kulturplanter med egenskaper innen områder som avlingsmengde, kvalitet, motstandsevne mot sykdom, hardførhet, veksttid eller andre dyrkings- eller handelsegenskaper. Den bygger først og fremst på vår kunnskap om arvelighet (genetikk).
Mat- og fôrvekster foredles først og fremst for å gi store og sikre avlinger som er lette å høste. Den potensielle avkastningsevne, altså avling under optimale vekstforhold, er ikke alltid avgjørende. Tidlighet er av stor betydning i et land som Norge, likedan resistens mot skadegjørere, kulde og uheldige værforhold om høsten. Klimaendringene i de senere tiårene har medført nye utfordringer for planteforedlingen. Lengre vekstsesong er positivt, men varmere vær medfører økt risiko for avlingstap på grunn av skadegjørere. Det kreves også at plantene må være mer robuste for variabelt vær.
Stor potensiell avkastningsevne er en forutsetning for at bedre dyrkingsteknikk skal ha noen hensikt. Kvalitetskrav er et viktig foredlingsmål for matvekster. Metoder for masseanalyser av kjemisk sammensetning gjør det mulig å ta hensyn til for eksempel innhold av protein, mineraler og vitaminer. Planteforedling er et langsiktig arbeid.
Utvalg
Utvalg er den opprinnelige metoden og forblir nødvendig. Skal utvalg føre frem, må utgangsmaterialet inneholde ulike genotyper, altså arveanlegg for enkeltegenskaper. Ved masseutvalg velges de mest tjenlige individer i en populasjon; små, svake eller syke planter med mer fjernes. Enkeltplanteutvalg skjer etter bedømmelse av individer eller deres avkom.
En populasjon av en selvbefrukter (som «landsorter» av bygg, havre og hvete) består av flere rene linjer. Utvalg av en enkeltplante gir da en ren linje, og videre utvalg er nytteløst. For planter som blir befruktet av andre planter blir utvalgsresultatene ustabile, fordi individene er krysningsprodukter. I hver generasjon oppstår nye varianter.
Utvalg som metode skaper ikke noe nytt. Et eksempel er sukkerbeten, som stammer fra den ville Beta maritima. Denne ble dyrket i det østlige middelhavsområde ca. 500 fvt. De eldste kulturformer lignet mangold, men beter med stadig større røtter ble utvalgt, inntil man på 1700-tallet hadde fôrbeten. På begynnelsen av 1800-tallet oppdaget man at beten inneholdt sukker, og ved utvalg fra en schlesisk fôrbete fikk man frem de første sukkerbeter. Ved gjentatt utvalg i 100 år ble sukkerinnholdet økt fra 6–7 prosent til mer enn 20 prosent.
Da foredlingsarbeidet med korn i Norge begynte omkring 1900, var det basert på linjeutvalg i lokalsorter (landsorter). Mulighetene ved denne metoden var oppbrukt rundt 1925.
De arvemessige forskjeller som planteforedlerne arbeider med i kvantitative karakterer, er ofte små. Prøving av materialet fordrer innsikt i forsøkstekniske metoder og statistikk. En del variasjon i fremtoning fra individ til individ (fenotypiske variasjon), skyldes vekstforholdene. Derfor må prøvingen gjentas på flere steder og i flere år. Kvantitative egenskaper styres av mange gener og er dessuten sterkt påvirket av miljøet; overgangen mellom ytterpunktene er jevn. Kvalitative egenskaper (enten-eller-variasjon) styres av ett genpar eller et fåtall genpar. Visse former for sykdomsresistens nedarves slik.
Krysning
Krysning ble tatt i bruk lenge før arvelovene var kjent, blant annet i Kina. Fra ca. 1600 drev blomsterdyrkerne i Nederland systematisk foredling ved krysning. Krysning gir ny genetisk variasjon. Ved en slik nykombinasjon av gener kan variasjonsbredden for for eksempel avkastning ofte øke utover foreldrenes område. Etter en krysning mellom to rene linjer vil forskjellige genotyper utspaltes i flere generasjoner, inntil materialet på nytt har stabilisert seg i et stort antall homozygote linjer. Først da kan endelig utvalg av nye, stabile sorter foretas.
Ved kombinasjonskrysning er formålet å kombinere flere verdifulle egenskaper, for eksempel innføre sykdomsresistens i en ellers god sort. Ved krysninger av ulike arter blir avkommet ofte mer eller mindre sterilt. Ved fordobling av kromosomtallet (polyploidisering) kan normal fruktbarhet oppnås, dessuten større, kraftigere planter. Mange kulturplanter er polyploider fra naturens hånd, blant andre hvete, potet og timotei. Se hybrid.
Kjemiske og fysiske metoder
Kjemiske og fysiske metoder utnyttes til å fremkalle mutasjoner som har nye egenskaper. Mange mutanter tas i bruk som nye sorter, men større betydning har mutagen behandling ved å gi materiale til krysningsforedling. Det er lettest å ta vare på mutanter hos arter som formeres vegetativt, som poteter og frukttrær. Vegetativ formering brukes til å ta vare på de beste individer også blant arter som normalt formeres med frø.
Hos fremmedbefruktere kan en høy grad av homozygoti oppnås ved tvungen innavl, men dette kan føre til nedsatt vitalitet. En krysning mellom to slike innavlede sorter kan gi en betydelig gevinst ved heterose (heterosis), hybridstyrke. Det klassiske eksempelet er hybrid-mais (hybrid corn) i USA. Den gav en enormt økt avkastning, men nytt såkorn må skaffes hvert år ved krysning av innavlede sorter. Tilsvarende «hybridsorter» («F1-hybrider») er nå vanlig blant annet i flere grønnsakslag. I produksjonen av hybrider brukes emaskulering eller cytoplasmatisk hannsterilitet.
- Se også genmodifiserte planter.
Bioteknologi
Metoder i genteknologi har fått økende betydning i foredlingsarbeidet med utvikling av genmodifiserte planter. Det dreier seg om gener for lagringsprotein og andre ernærings- og industrimessige viktige innholdsstoffer, økt holdbarhet, og motstandskraft mot plantevernmidler, plantesykdommer og skadeorganismer. Se også bioteknologi. CRISPR-teknologi, eller genredigering, er en ny metode som kan benyttes i planteavl ved at gensekvenser i artens eget genom «klippes» ut og erstattes med gener fra en annen art. Denne metoden er foreløpig på et tidlig stadium i praktisk planteavl.
Planteforedling i Norge
I Norge er all planteforedling i jord- og hagebruksvekster samlet i Graminor AS. Graminor eies av staten, såvareforretningene og Svaløf Weibull AB og er i betydelig grad avhengig av statlig prosjektstøtte til ikke-kommersielle vekster (engvekster, poteter, frukt og bær). Målet for Graminor er å drive planteforedling, sortsrepresentasjon og prebasisavl for å sikre at norsk jord- og hagebruk i fremtiden får tilgang på klimatilpasset, variert og sykdomsfritt sortsmateriale. Graminor har hovedsete på Bjørke forsøksgård ved Hamar og avdelinger ved Bioforsk Vest i Leikanger og ved Bioforsk Nord i Vågønes ved Bodø. Bare i noen få vekstgrupper, særlig korn, gress og poteter, er det i Norge drevet intensiv foredling gjennom lengre tid. Foredling av eng- og beitevekster først fra 1970-årene, foredling av skogstrær kom ikke i gang før etter 1945.
Utvalg og sortssammenligninger må foregå under forhold aktuelle for vedkommende vekst (se frøavl). Den øvrige foredling og analyse kan derimot sentraliseres.
Forvaltning og lovgivning
I Norge har Mattilsynet ansvaret for vekstkontroll i forbindelse med sertifisert oppformering av såvare og plantemateriale, godkjenning av sorter, samt tildeling av planteforedlerrett for jord- og hagebruksvekster i henhold til lov om planteforedlerrett av 12. mars 1993. Foredlerrett for en plantesort føres inn i norsk offisiell sortsliste. Norge er tilsluttet Den internasjonale konvensjonen for beskyttelse av nye plantesorter (UPOV) av 1961.
Foredlingen er sterkt preget av internasjonalt samarbeid. Nye sorter brukes svært ofte utenfor sitt opprinnelsesland. Arbeidet konsentreres, for eksempel ved et internasjonalt foredlingsinstitutt for hvete og mais i Mexico (CIMMYT), IRRI for ris på Filippinene, CIP for potet i Peru. Genbanker, blant annet Nordiska Genbanken opprettet i 1979, skal ta vare på og vedlikeholde frembrakte planteslag.