Daunele aduse plantelor de concurența buruienilor și de alți dăunători, inclusiv viruși, bacterii, ciuperci și insecte, afectează considerabil productivitatea acestora și, în unele cazuri, pot distruge complet o recoltă. Astăzi, randamentele culturilor sunt obținute prin utilizarea soiurilor rezistente la boli, a practicilor de control biologic și prin aplicarea pesticidelor pentru a combate bolile plantelor, insectele, buruienile și alți dăunători. În 1983, s-au cheltuit 1,3 miliarde de dolari pe pesticide - excluzând erbicidele - pentru a proteja și limita daunele aduse culturilor de bolile plantelor, nematode și insecte. Pierderile potențiale de recoltă în absența utilizării pesticidelor depășesc cu mult această valoare.
Timp de aproximativ 100 de ani, ameliorarea rezistenței la boli a fost o componentă importantă a productivității agricole la nivel mondial. Însă succesele obținute prin ameliorarea plantelor sunt în mare parte empirice și pot fi efemere. Adică, din cauza lipsei de informații de bază despre funcția genelor pentru rezistență, studiile sunt adesea aleatorii, mai degrabă decât explorări specifice. În plus, orice rezultate pot fi de scurtă durată din cauza naturii schimbătoare a agenților patogeni și a altor dăunători, pe măsură ce noi informații genetice sunt introduse în sisteme agroecologice complexe.
Un exemplu excelent al efectului schimbării genetice este trăsătura de polen steril introdusă în majoritatea soiurilor importante de porumb pentru a ajuta la producerea de semințe hibride. Plantele care conțin citoplasmă Texas (T) transferă această trăsătură masculină sterilă prin citoplasmă; este asociată cu un anumit tip de mitocondrie. Fără știrea amelioratorilor, aceste mitocondrii erau, de asemenea, vulnerabile la o toxină produsă de ciuperca patogenă.HelminthosporiummaydisRezultatul a fost epidemia de mana frunzelor de porumb din America de Nord în vara anului 1970.
Metodele utilizate în descoperirea substanțelor chimice pesticide au fost, de asemenea, în mare parte empirice. Cu puține sau deloc informații prealabile despre modul de acțiune, substanțele chimice sunt testate pentru a le selecta pe cele care ucid insecta, ciuperca sau buruiana țintă, dar nu dăunează plantei de cultură sau mediului.
Abordările empirice au produs succese enorme în controlul unor dăunători, în special al buruienilor, bolilor fungice și insectelor, dar lupta este continuă, deoarece modificările genetice ale acestor dăunători pot adesea restabili virulența lor asupra unei varietăți de plante rezistente sau pot face dăunătorul rezistent la un pesticid. Ceea ce lipsește din acest ciclu aparent nesfârșit de susceptibilitate și rezistență este o înțelegere clară atât a organismelor, cât și a plantelor pe care le atacă. Pe măsură ce cunoștințele despre dăunători - genetica, biochimia și fiziologia lor, gazdele lor și interacțiunile dintre ele - cresc, vor fi concepute măsuri de combatere a dăunătorilor mai bine direcționate și mai eficiente.
Acest capitol identifică mai multe abordări de cercetare pentru o mai bună înțelegere a mecanismelor biologice fundamentale care ar putea fi exploatate pentru a controla agenții patogeni ai plantelor și insectele. Biologia moleculară oferă noi tehnici pentru izolarea și studierea acțiunii genelor. Existența plantelor gazdă sensibile și rezistente și a agenților patogeni virulenți și avirulenți poate fi exploatată pentru a identifica și izola genele care controlează interacțiunile dintre gazdă și agentul patogen. Studiile structurii fine a acestor gene pot duce la indicii despre interacțiunile biochimice care apar între cele două organisme și despre reglarea acestor gene în agentul patogen și în țesuturile plantei. În viitor, ar trebui să fie posibil să se îmbunătățească metodele și oportunitățile pentru transferul trăsăturilor dorite pentru rezistență în plantele de cultură și, invers, să se creeze agenți patogeni care vor fi virulenți împotriva anumitor buruieni sau artropode dăunătoare. O înțelegere sporită a neurobiologiei insectelor și a chimiei și acțiunii substanțelor modulatoare, cum ar fi hormonii endocrini care reglează metamorfoza, diapauza și reproducerea, va deschide noi căi pentru controlul dăunătorilor insectelor prin perturbarea fiziologiei și comportamentului acestora în etapele critice ale ciclului de viață.
Data publicării: 14 aprilie 2021