Šteta na biljkama uzrokovana konkurencijom korova i drugih štetnika, uključujući viruse, bakterije, gljivice i insekte, uvelike smanjuje njihovu produktivnost, a u nekim slučajevima može potpuno uništiti usjev. Danas se pouzdani prinosi usjeva postižu korištenjem sorti otpornih na bolesti, biološkim metodama suzbijanja i primjenom pesticida za suzbijanje biljnih bolesti, insekata, korova i drugih štetnika. Godine 1983. potrošeno je 1,3 milijarde dolara na pesticide - isključujući herbicide - kako bi se zaštitila i ograničila šteta na usjevima od biljnih bolesti, nematoda i insekata. Potencijalni gubici usjeva u nedostatku upotrebe pesticida znatno premašuju tu vrijednost.
Već oko 100 godina, oplemenjivanje za otpornost na bolesti važna je komponenta poljoprivredne produktivnosti diljem svijeta. No uspjesi postignuti oplemenjivanjem biljaka uglavnom su empirijski i mogu biti kratkotrajni. To jest, zbog nedostatka osnovnih informacija o funkciji gena za otpornost, studije su često nasumična, a ne specifično ciljana istraživanja. Osim toga, svi rezultati mogu biti kratkotrajni zbog promjenjive prirode patogena i drugih štetnika kako se nove genetske informacije uvode u složene agroekološke sustave.
Izvrstan primjer učinka genetske promjene je sterilna peludna osobina unesena u većinu glavnih sorti kukuruza kako bi se pomoglo u proizvodnji hibridnog sjemena. Biljke koje sadrže teksašku (T) citoplazmu prenose ovu mušku sterilnu osobinu putem citoplazme; povezana je s određenom vrstom mitohondrija. Uzgajivačima nije poznato da su ovi mitohondriji također nosili osjetljivost na toksin koji proizvodi patogena gljivica.HelmintosporijmajdisRezultat je bila epidemija paleži lišća kukuruza u Sjevernoj Americi ljeti 1970.
Metode korištene u otkrivanju pesticida također su uglavnom bile empirijske. S malo ili bez prethodnih informacija o načinu djelovanja, kemikalije se testiraju kako bi se odabrale one koje ubijaju ciljanog insekta, gljivicu ili korov, ali ne štete biljci ili okolišu.
Empirijski pristupi donijeli su ogroman uspjeh u suzbijanju nekih štetnika, posebno korova, gljivičnih bolesti i insekata, ali borba je kontinuirana, budući da genetske promjene kod ovih štetnika često mogu vratiti njihovu virulenciju nad otpornom biljnom sortom ili učiniti štetnika otpornim na pesticid. Ono što nedostaje ovom naizgled beskonačnom ciklusu osjetljivosti i otpornosti jest jasno razumijevanje i organizama i biljaka koje napadaju. Kako se znanje o štetnicima - njihovoj genetici, biokemiji i fiziologiji, njihovim domaćinima i interakcijama među njima - bude povećavalo, osmislit će se bolje usmjerene i učinkovitije mjere suzbijanja štetnika.
Ovo poglavlje identificira nekoliko istraživačkih pristupa za bolje razumijevanje temeljnih bioloških mehanizama koji bi se mogli iskoristiti za suzbijanje biljnih patogena i insekata. Molekularna biologija nudi nove tehnike za izolaciju i proučavanje djelovanja gena. Postojanje osjetljivih i otpornih biljaka domaćina te virulentnih i avirulentnih patogena može se iskoristiti za identifikaciju i izolaciju gena koji kontroliraju interakcije između domaćina i patogena. Proučavanje fine strukture ovih gena može dovesti do tragova o biokemijskim interakcijama koje se događaju između dva organizma i do regulacije tih gena u patogenu i u tkivima biljke. U budućnosti bi trebalo biti moguće poboljšati metode i mogućnosti za prijenos poželjnih svojstava otpornosti u biljke i, obrnuto, stvoriti patogene koji će biti virulentni protiv odabranih korova ili člankonožaca. Povećano razumijevanje neurobiologije insekata te kemije i djelovanja modulirajućih tvari, poput endokrinih hormona koji reguliraju metamorfozu, dijapauzu i reprodukciju, otvorit će nove putove za suzbijanje insekata narušavanjem njihove fiziologije i ponašanja u kritičnim fazama životnog ciklusa.
Vrijeme objave: 14. travnja 2021.