Щетите по растенията, причинени от конкуренцията на плевели и други вредители, включително вируси, бактерии, гъбички и насекоми, значително намаляват тяхната продуктивност и в някои случаи могат напълно да унищожат реколтата. Днес надеждни добиви се получават чрез използване на устойчиви на болести сортове, практики за биологичен контрол и чрез прилагане на пестициди за борба с болести по растенията, насекоми, плевели и други вредители. През 1983 г. 1,3 милиарда долара са изразходвани за пестициди – без хербициди – за защита и ограничаване на щетите по културите от болести по растенията, нематоди и насекоми. Потенциалните загуби на реколтата при липса на употреба на пестициди значително надвишават тази стойност.
В продължение на около 100 години селекцията за устойчивост на болести е важен компонент на селскостопанската производителност в световен мащаб. Но успехите, постигнати чрез селекцията на растения, са до голяма степен емпирични и могат да бъдат ефимерни. Тоест, поради липса на основна информация за функцията на гените за устойчивост, проучванията често са случайни, а не целенасочени. Освен това, всички резултати могат да бъдат краткотрайни поради променящия се характер на патогените и другите вредители, тъй като нова генетична информация се въвежда в сложни агроекологични системи.
Отличен пример за ефекта на генетичната промяна е белегът за стерилност на полените, внедрен в повечето основни сортове царевица, за да се подпомогне производството на хибридни семена. Растения, съдържащи Тексаска (Т) цитоплазма, пренасят този белег за мъжка стерилност чрез цитоплазмата; той е свързан с определен тип митохондрии. Неизвестно на селекционерите, тези митохондрии са уязвими и към токсин, произвеждан от патогенната гъба.ХелминтоспориуммайдисРезултатът беше епидемията от листна мана по царевицата в Северна Америка през лятото на 1970 г.
Методите, използвани при откриването на пестицидни химикали, също са до голяма степен емпирични. С малко или никаква предварителна информация за начина на действие, химикалите се тестват, за да се изберат тези, които убиват целевото насекомо, гъбичка или плевел, но не увреждат културното растение или околната среда.
Емпиричните подходи са довели до огромни успехи в контролирането на някои вредители, особено плевели, гъбични болести и насекоми, но борбата е непрекъсната, тъй като генетичните промени в тези вредители често могат да възстановят вирулентността им спрямо резистентен растителен сорт или да направят вредителя резистентен на пестицид. Това, което липсва в този очевидно безкраен цикъл на чувствителност и резистентност, е ясното разбиране както на организмите, така и на растенията, които те атакуват. С увеличаването на познанията за вредителите – тяхната генетика, биохимия и физиология, техните гостоприемници и взаимодействията между тях – ще бъдат разработени по-добре насочени и по-ефективни мерки за борба с вредителите.
Тази глава идентифицира няколко изследователски подхода за по-добро разбиране на фундаменталните биологични механизми, които биха могли да бъдат използвани за контрол на растителни патогени и насекоми. Молекулярната биология предлага нови техники за изолиране и изучаване на действието на гени. Съществуването на чувствителни и резистентни растения гостоприемници и вирулентни и авирулентни патогени може да бъде използвано за идентифициране и изолиране на гените, които контролират взаимодействията между гостоприемника и патогена. Изследванията на фината структура на тези гени могат да доведат до улики за биохимичните взаимодействия, които протичат между двата организма, и до регулирането на тези гени в патогена и в тъканите на растението. В бъдеще би трябвало да е възможно да се подобрят методите и възможностите за прехвърляне на желани черти за резистентност в културните растения и, обратно, да се създадат патогени, които ще бъдат вирулентни срещу избрани плевели или членестоноги вредители. По-задълбоченото разбиране на невробиологията на насекомите и химията и действието на модулиращи вещества, като ендокринните хормони, които регулират метаморфозата, диапаузата и размножаването, ще отвори нови пътища за контрол на насекомите вредители чрез нарушаване на тяхната физиология и поведение в критични етапи от жизнения цикъл.
Време на публикуване: 14 април 2021 г.