Skadene på planter forårsaket av konkurranse fra ugress og andre skadedyr, inkludert virus, bakterier, sopp og insekter, svekker produktiviteten deres i stor grad, og i noen tilfeller kan det ødelegge en avling fullstendig. I dag oppnås pålitelige avlinger ved å bruke sykdomsresistente varianter, biologiske kontrollmetoder og ved å bruke plantevernmidler for å kontrollere plantesykdommer, insekter, ugress og andre skadedyr. I 1983 ble 1,3 milliarder dollar brukt på plantevernmidler – unntatt herbicider – for å beskytte og begrense skadene på avlinger fra plantesykdommer, nematoder og insekter. De potensielle avlingstapene i fravær av bruk av plantevernmidler overstiger denne verdien i stor grad.
I omtrent 100 år har avl for sykdomsresistens vært en viktig del av landbruksproduktiviteten over hele verden. Men suksessene som oppnås med planteforedling er i stor grad empiriske og kan være flyktige. Det vil si at på grunn av mangel på grunnleggende informasjon om funksjonen til gener for resistens, er studiene ofte tilfeldige snarere enn spesifikt målrettede undersøkelser. I tillegg kan eventuelle resultater være kortvarige på grunn av den endrede naturen til patogener og andre skadedyr ettersom ny genetisk informasjon introduseres i komplekse agroøkologiske systemer.
Et utmerket eksempel på effekten av genetisk endring er den sterile pollenegenskapen som avles inn i de fleste store maissorter for å hjelpe til med produksjonen av hybridfrø. Planter som inneholder Texas (T)-cytoplasma overfører denne sterile egenskapen til hannlige pollen via cytoplasmaet; den er assosiert med en bestemt type mitokondrie. Ukjent for oppdrettere var disse mitokondriene også sårbare for et giftstoff produsert av den patogene soppen.HelminthosporiamaydisResultatet var maisbladsykeepidemien i Nord-Amerika sommeren 1970.
Metodene som brukes i oppdagelsen av plantevernmidler har også i stor grad vært empiriske. Med lite eller ingen forhåndsinformasjon om virkningsmekanismen, testes kjemikalier for å velge de som dreper målinsektet, soppen eller ugresset, men som ikke skader avlingen eller miljøet.
Empiriske tilnærminger har gitt enorme suksesser i bekjempelsen av noen skadedyr, spesielt ugress, soppsykdommer og insekter, men kampen er kontinuerlig, siden genetiske endringer i disse skadedyrene ofte kan gjenopprette virulensen deres over en resistent plantesort eller gjøre skadedyret resistent mot et plantevernmiddel. Det som mangler i denne tilsynelatende endeløse syklusen av mottakelighet og resistens er en klar forståelse av både organismene og plantene de angriper. Etter hvert som kunnskapen om skadedyr – deres genetikk, biokjemi og fysiologi, vertene deres og samspillet mellom dem – øker, vil bedre målrettede og mer effektive skadedyrbekjempelsestiltak bli utviklet.
Dette kapittelet identifiserer flere forskningstilnærminger for en bedre forståelse av de grunnleggende biologiske mekanismene som kan utnyttes for å kontrollere plantepatogener og insekter. Molekylærbiologi tilbyr nye teknikker for å isolere og studere geners virkning. Eksistensen av mottakelige og resistente vertsplanter og virulente og avirulente patogener kan utnyttes for å identifisere og isolere genene som kontrollerer interaksjonene mellom vert og patogen. Studier av den fine strukturen til disse genene kan føre til ledetråder om de biokjemiske interaksjonene som oppstår mellom de to organismene og til reguleringen av disse genene i patogenen og i plantens vev. Det bør være mulig i fremtiden å forbedre metodene og mulighetene for overføring av ønskelige egenskaper for resistens til avlingsplanter, og omvendt, å skape patogener som vil være virulente mot utvalgte ugress- eller leddyrskadedyr. En økt forståelse av insektnevrobiologi og kjemien og virkningen av modulerende stoffer, som de endokrine hormonene som regulerer metamorfose, diapause og reproduksjon, vil åpne nye veier for å kontrollere insektskadedyr ved å forstyrre deres fysiologi og atferd i kritiske stadier i livssyklusen.
Publisert: 14. april 2021