Пошкодження рослин, спричинене конкуренцією з боку бур’янів та інших шкідників, включаючи віруси, бактерії, грибки та комах, значно погіршує їх продуктивність, а в деяких випадках може повністю знищити врожай.Сьогодні надійні врожаї досягаються завдяки використанню сортів, стійких до хвороб, методам біологічного контролю та застосуванню пестицидів для боротьби з хворобами рослин, комахами, бур’янами та іншими шкідниками.У 1983 році 1,3 мільярда доларів було витрачено на пестициди, за винятком гербіцидів, щоб захистити та обмежити шкоду врожаю від хвороб рослин, нематод і комах.Потенційні втрати врожаю за відсутності використання пестицидів значно перевищують це значення.
Близько 100 років селекція на стійкість до хвороб була важливою складовою продуктивності сільського господарства в усьому світі.Але успіхи, досягнуті селекцією рослин, є переважно емпіричними і можуть бути ефемерними.Тобто, через брак базової інформації про функцію генів резистентності, дослідження часто є випадковими, а не спеціально цілеспрямованими.Крім того, будь-які результати можуть бути короткочасними через зміну природи патогенів та інших шкідників, оскільки нова генетична інформація вводиться в складні агроекологічні системи.
Чудовим прикладом ефекту генетичних змін є ознака стерильності пилку, виведена в більшість основних сортів кукурудзи, щоб допомогти у виробництві гібридного насіння.Рослини, що містять техаську (T) цитоплазму, передають цю ознаку чоловічої стерильності через цитоплазму;він пов'язаний з певним типом мітохондрій.Невідомо селекціонерам, ці мітохондрії також несли вразливість до токсину, який виробляє патогенний грибГельмінтоспоріозмайдіс.Результатом стала епідемія кукурудзяної ураження в Північній Америці влітку 1970 року.
Методи, використані для відкриття пестицидів, також були переважно емпіричними.За відсутності попередньої інформації щодо механізму дії хімікати перевіряються, щоб вибрати ті, які вбивають цільових комах, грибок або бур’ян, але не завдають шкоди культурній рослині чи навколишньому середовищу.
Емпіричні підходи досягли величезних успіхів у боротьбі з деякими шкідниками, зокрема бур’янами, грибковими захворюваннями та комахами, але боротьба триває безперервно, оскільки генетичні зміни цих шкідників часто можуть відновити їхню вірулентність над стійким сортом рослин або зробити шкідника стійким до пестицидів. .У цьому очевидно нескінченному циклі сприйнятливості та стійкості не вистачає чіткого розуміння як організмів, так і рослин, на які вони атакують.У міру того як знання про шкідників — їх генетику, біохімію та фізіологію, їхніх господарів і взаємодію між ними — зростатиме, будуть розроблені більш спрямовані та ефективніші заходи боротьби зі шкідниками.
У цій главі визначено кілька дослідницьких підходів до кращого розуміння фундаментальних біологічних механізмів, які можна використати для боротьби з хвороботворними мікроорганізмами рослин і комахами.Молекулярна біологія пропонує нові методи виділення та вивчення дії генів.Існування чутливих і стійких рослин-господарів і вірулентних і авірулентних патогенів можна використати для ідентифікації та ізоляції генів, які контролюють взаємодію між господарем і патогеном.Дослідження тонкої структури цих генів може дати підказки про біохімічні взаємодії, які відбуваються між двома організмами, і про регуляцію цих генів у патогені та в тканинах рослини.У майбутньому стане можливим вдосконалити методи та можливості для передачі бажаних ознак стійкості культурним рослинам і, навпаки, створити патогени, які будуть вірулентними проти окремих бур’янів або членистоногих шкідників.Поглиблене розуміння нейробіології комах, хімії та дії модулюючих речовин, таких як ендокринні гормони, які регулюють метаморфоз, діапаузу та розмноження, відкриє нові шляхи боротьби з комахами-шкідниками шляхом порушення їх фізіології та поведінки на критичних етапах життєвого циклу. .
Час публікації: 14 квітня 2021 р