Skadorna på växter orsakade av konkurrens från ogräs och andra skadedjur, inklusive virus, bakterier, svampar och insekter, försämrar deras produktivitet kraftigt och kan i vissa fall helt förstöra en gröda. Idag erhålls pålitliga skördar genom att använda sjukdomsresistenta sorter, biologiska bekämpningsmetoder och genom att tillämpa bekämpningsmedel för att bekämpa växtsjukdomar, insekter, ogräs och andra skadedjur. År 1983 spenderades 1,3 miljarder dollar på bekämpningsmedel – exklusive herbicider – för att skydda och begränsa skadorna på grödor från växtsjukdomar, nematoder och insekter. De potentiella grödförlusterna i avsaknad av bekämpningsmedelsanvändning överstiger vida detta värde.
I ungefär 100 år har förädling för sjukdomsresistens varit en viktig del av jordbruksproduktiviteten världen över. Men de framgångar som uppnåtts med växtförädling är till stor del empiriska och kan vara kortlivade. Det vill säga, på grund av brist på grundläggande information om resistensgeners funktion är studier ofta slumpmässiga snarare än specifikt riktade undersökningar. Dessutom kan eventuella resultat vara kortlivade på grund av patogeners och andra skadedjurs föränderliga natur i takt med att ny genetisk information introduceras i komplexa agroekologiska system.
Ett utmärkt exempel på effekten av genetisk förändring är den sterila pollenegenskap som förädlas in i de flesta större majssorter för att underlätta produktionen av hybridfrön. Växter som innehåller Texas (T) cytoplasma överför denna hanliga sterila egenskap via cytoplasman; den är associerad med en viss typ av mitokondrie. Okänt för förädlare var att dessa mitokondrier också var sårbara för ett toxin som produceras av den patogena svampen.HelminthosporiamaydisResultatet blev majsbladsmögelepidemin i Nordamerika sommaren 1970.
De metoder som använts för att upptäcka bekämpningsmedelskemikalier har också till stor del varit empiriska. Med liten eller ingen tidigare information om verkningsmekanismen testas kemikalier för att välja de som dödar målinsekten, svampen eller ogräset men inte skadar grödan eller miljön.
Empiriska metoder har lett till enorma framgångar när det gäller att bekämpa vissa skadedjur, särskilt ogräs, svampsjukdomar och insekter, men kampen är kontinuerlig, eftersom genetiska förändringar hos dessa skadedjur ofta kan återställa deras virulens jämfört med en resistent växtsort eller göra skadedjuret resistent mot ett bekämpningsmedel. Det som saknas i denna till synes oändliga cykel av mottaglighet och resistens är en tydlig förståelse för både de organismer och de växter de angriper. I takt med att kunskapen om skadedjur – deras genetik, biokemi och fysiologi, deras värdar och interaktionerna mellan dem – ökar, kommer bättre riktade och mer effektiva skadedjursbekämpningsåtgärder att utformas.
Detta kapitel identifierar flera forskningsmetoder för en bättre förståelse av de grundläggande biologiska mekanismer som kan utnyttjas för att kontrollera växtpatogener och insekter. Molekylärbiologi erbjuder nya tekniker för att isolera och studera geners verkan. Förekomsten av mottagliga och resistenta värdväxter samt virulenta och avirulenta patogener kan utnyttjas för att identifiera och isolera de gener som kontrollerar interaktionerna mellan värd och patogen. Studier av den fina strukturen hos dessa gener kan leda till ledtrådar om de biokemiska interaktioner som sker mellan de två organismerna och till regleringen av dessa gener i patogenen och i växtens vävnader. Det borde vara möjligt i framtiden att förbättra metoderna och möjligheterna för överföring av önskvärda egenskaper för resistens till grödor och, omvänt, att skapa patogener som kommer att vara virulenta mot utvalda ogräs eller leddjursskadegörare. En ökad förståelse av insektsneurobiologi och kemin och verkan av modulerande ämnen, såsom de endokrina hormoner som reglerar metamorfos, diapaus och reproduktion, kommer att öppna nya vägar för att kontrollera insektsskadegörare genom att störa deras fysiologi och beteende i kritiska stadier i livscykeln.
Publiceringstid: 14 april 2021