Škoda, ki jo rastline povzročajo pleveli in drugi škodljivci, vključno z virusi, bakterijami, glivami in žuželkami, močno zmanjša njihovo produktivnost in v nekaterih primerih lahko popolnoma uniči pridelek. Danes se zanesljivi pridelki dosežejo z uporabo sort, odpornih na bolezni, biološkimi metodami zatiranja in uporabo pesticidov za zatiranje rastlinskih bolezni, žuželk, plevela in drugih škodljivcev. Leta 1983 je bilo za pesticide – brez herbicidov – porabljenih 1,3 milijarde dolarjev za zaščito in omejevanje škode na pridelkih zaradi rastlinskih bolezni, ogorčic in žuželk. Potencialne izgube pridelka brez uporabe pesticidov močno presegajo to vrednost.
Že približno 100 let je žlahtnjenje rastlin za odpornost proti boleznim pomemben sestavni del kmetijske produktivnosti po vsem svetu. Vendar so uspehi, ki jih je dosegla žlahtnjena rastlina, večinoma empirični in lahko minljivi. To pomeni, da so zaradi pomanjkanja osnovnih informacij o delovanju genov za odpornost študije pogosto naključne in ne posebej usmerjene raziskave. Poleg tega so lahko kakršni koli rezultati kratkotrajni zaradi spreminjajoče se narave patogenov in drugih škodljivcev, ko se v kompleksne agroekološke sisteme vnašajo nove genetske informacije.
Odličen primer učinka genetskih sprememb je lastnost sterilnega cvetnega prahu, ki je bila umetno ukoreninjena v večino glavnih sort koruze za pomoč pri proizvodnji hibridnih semen. Rastline s teksaško (T) citoplazmo prenašajo to moško sterilno lastnost prek citoplazme; povezana je z določeno vrsto mitohondrijev. Žlahtnikom ni znano, da so ti mitohondriji dovzetni tudi za toksin, ki ga proizvaja patogena gliva.HelmintosporijmajdisPosledica je bila epidemija koruzne listne plesni v Severni Ameriki poleti 1970.
Metode, uporabljene pri odkrivanju pesticidov, so bile v veliki meri empirične. Ker je o načinu delovanja malo ali nič predhodnih informacij, se kemikalije testirajo, da se izberejo tiste, ki ubijejo ciljno žuželko, glivo ali plevel, vendar ne škodujejo poljščini ali okolju.
Empirični pristopi so prinesli ogromne uspehe pri zatiranju nekaterih škodljivcev, zlasti plevela, glivičnih bolezni in žuželk, vendar boj še vedno traja, saj lahko genetske spremembe pri teh škodljivcih pogosto obnovijo njihovo virulenco v primerjavi z odporno rastlinsko sorto ali pa povzročijo, da je škodljivec odporen na pesticid. V tem navidezno neskončnem ciklu dovzetnosti in odpornosti manjka jasno razumevanje tako organizmov kot rastlin, ki jih napadajo. Z naraščajočim poznavanjem škodljivcev – njihove genetike, biokemije in fiziologije, njihovih gostiteljev in interakcij med njimi – se bodo oblikovali bolje usmerjeni in učinkovitejši ukrepi za zatiranje škodljivcev.
To poglavje opredeljuje več raziskovalnih pristopov za boljše razumevanje temeljnih bioloških mehanizmov, ki bi jih lahko izkoristili za nadzor rastlinskih patogenov in žuželk. Molekularna biologija ponuja nove tehnike za izolacijo in preučevanje delovanja genov. Obstoj dovzetnih in odpornih gostiteljskih rastlin ter virulentnih in avirulentnih patogenov je mogoče izkoristiti za identifikacijo in izolacijo genov, ki nadzorujejo interakcije med gostiteljem in patogenom. Študije fine strukture teh genov lahko vodijo do namigov o biokemijskih interakcijah, ki se pojavljajo med obema organizmoma, in do regulacije teh genov v patogenu in v tkivih rastline. V prihodnosti bi moralo biti mogoče izboljšati metode in možnosti za prenos zaželenih lastnosti odpornosti v poljščine in obratno ustvariti patogene, ki bodo virulentni proti izbranim plevelom ali členonožcem škodljivcev. Boljše razumevanje nevrobiologije žuželk ter kemije in delovanja modulacijskih snovi, kot so endokrini hormoni, ki uravnavajo metamorfozo, diapavzo in razmnoževanje, bo odprlo nove možnosti za nadzor nad škodljivci žuželk z motenjem njihove fiziologije in vedenja v kritičnih fazah življenjskega cikla.
Čas objave: 14. april 2021