Uszkodzenia roślin spowodowane konkurencją ze strony chwastów i innych szkodników, w tym wirusów, bakterii, grzybów i owadów, znacznie ograniczają ich produktywność, a w niektórych przypadkach mogą całkowicie zniszczyć plony.Obecnie niezawodne plony można uzyskać dzięki stosowaniu odmian odpornych na choroby, praktykom kontroli biologicznej oraz stosowaniu pestycydów w celu zwalczania chorób roślin, owadów, chwastów i innych szkodników.W 1983 roku wydano 1,3 miliarda dolarów na pestycydy – z wyłączeniem herbicydów – w celu ochrony i ograniczenia szkód w uprawach powodowanych przez choroby roślin, nicienie i owady.Potencjalne straty w uprawach w przypadku braku stosowania pestycydów znacznie przekraczają tę wartość.
Od około 100 lat hodowla pod kątem odporności na choroby jest ważnym elementem produktywności rolnictwa na całym świecie.Jednak sukcesy osiągnięte dzięki hodowli roślin mają w dużej mierze charakter empiryczny i mogą być efemeryczne.Oznacza to, że z powodu braku podstawowych informacji na temat funkcji genów odpowiedzialnych za oporność badania mają często charakter przypadkowy, a nie specjalnie ukierunkowany.Ponadto jakiekolwiek rezultaty mogą być krótkotrwałe ze względu na zmieniający się charakter patogenów i innych szkodników w miarę wprowadzania nowej informacji genetycznej do złożonych systemów agroekologicznych.
Doskonałym przykładem wpływu zmian genetycznych jest cecha sterylności pyłku hodowana w większości głównych odmian kukurydzy, aby pomóc w produkcji nasion hybrydowych.Rośliny zawierające cytoplazmę Teksasu (T) przenoszą tę cechę męskosterylności poprzez cytoplazmę;jest powiązany z określonym typem mitochondrium.Hodowcy nie wiedzą, że mitochondria te są również podatne na toksynę wytwarzaną przez patogenny grzybHelmintosporiumMajdis.Rezultatem była epidemia zarazy liści kukurydzy w Ameryce Północnej latem 1970 roku.
Metody stosowane przy odkrywaniu pestycydów również miały w dużej mierze charakter empiryczny.Mając niewiele lub żadnych wcześniejszych informacji na temat sposobu działania, testuje się chemikalia w celu wybrania tych, które zabijają docelowe owady, grzyby lub chwasty, ale nie szkodzą roślinom uprawnym ani środowisku.
Podejścia empiryczne przyniosły ogromne sukcesy w zwalczaniu niektórych szkodników, zwłaszcza chwastów, chorób grzybiczych i owadów, ale walka jest ciągła, ponieważ zmiany genetyczne u tych szkodników często mogą przywrócić ich zjadliwość w stosunku do odpornej odmiany rośliny lub uczynić szkodnika odpornym na pestycyd .W tym pozornie niekończącym się cyklu podatności i odporności brakuje jasnego zrozumienia zarówno organizmów, jak i roślin, które atakują.W miarę wzrostu wiedzy na temat szkodników – ich genetyki, biochemii i fizjologii, żywicieli i interakcji między nimi – zostaną opracowane lepiej ukierunkowane i skuteczniejsze środki zwalczania szkodników.
W tym rozdziale przedstawiono kilka podejść badawczych mających na celu lepsze zrozumienie podstawowych mechanizmów biologicznych, które można wykorzystać do zwalczania patogenów roślinnych i owadów.Biologia molekularna oferuje nowe techniki izolowania i badania działania genów.Istnienie podatnych i odpornych roślin żywicielskich oraz zjadliwych i niezjadliwych patogenów można wykorzystać do identyfikacji i izolacji genów kontrolujących interakcje między żywicielem a patogenem.Badania delikatnej struktury tych genów mogą dostarczyć wskazówek na temat interakcji biochemicznych zachodzących między dwoma organizmami oraz regulacji tych genów w patogenie i tkankach rośliny.W przyszłości powinna istnieć możliwość udoskonalenia metod i możliwości przenoszenia pożądanych cech odporności do roślin uprawnych i odwrotnie, tworzenia patogenów, które będą zjadliwe wobec wybranych chwastów lub szkodników stawonogów.Lepsze zrozumienie neurobiologii owadów oraz chemii i działania substancji modulujących, takich jak hormony hormonalne regulujące metamorfozę, diapauzę i rozmnażanie, otworzy nowe możliwości zwalczania szkodników owadzich poprzez zakłócanie ich fizjologii i zachowania na krytycznych etapach cyklu życia .
Czas publikacji: 14 kwietnia 2021 r