Škody na rostlinách způsobené konkurencí plevelů a dalších škůdců, včetně virů, bakterií, hub a hmyzu, výrazně snižují jejich produktivitu a v některých případech mohou zcela zničit úrodu. Dnes se spolehlivých výnosů plodin dosahuje používáním odrůd odolných vůči chorobám, biologickými kontrolními postupy a aplikací pesticidů k hubení chorob rostlin, hmyzu, plevelů a dalších škůdců. V roce 1983 bylo na pesticidy – bez herbicidů – vynaloženo 1,3 miliardy dolarů na ochranu a omezení škod na plodinách způsobených chorobami rostlin, hlísticemi a hmyzem. Potenciální ztráty na úrodě bez použití pesticidů tuto hodnotu výrazně převyšují.
Po dobu přibližně 100 let je šlechtění odolnosti vůči chorobám důležitou součástí zemědělské produktivity na celém světě. Úspěchy dosažené šlechtěním rostlin jsou však do značné míry empirické a mohou být pomíjivé. To znamená, že kvůli nedostatku základních informací o funkci genů pro rezistenci jsou studie často spíše náhodné než cílené. Kromě toho mohou být jakékoli výsledky krátkodobé kvůli měnící se povaze patogenů a dalších škůdců, jakmile se do složitých agroekologických systémů zavádějí nové genetické informace.
Vynikajícím příkladem vlivu genetické změny je vlastnost sterilního pylu, která byla vyšlechtěna do většiny hlavních odrůd kukuřice, aby se napomohlo produkci hybridních semen. Rostliny obsahující texaskou (T) cytoplazmu přenášejí tuto vlastnost samčí sterility prostřednictvím cytoplazmy; je spojena s určitým typem mitochondrií. Šlechtitelům nebylo známo, že tyto mitochondrie byly také náchylné k toxinu produkovanému patogenní houbou.HelminthosporiummaydisDůsledkem byla epidemie plísně kukuřičné v Severní Americe v létě 1970.
Metody používané při objevování pesticidních chemikálií byly také do značné míry empirické. S malými nebo žádnými předchozími informacemi o mechanismu účinku se chemikálie testují, aby se vybraly ty, které zabíjejí cílový hmyz, houby nebo plevel, ale nepoškozují plodinu ani životní prostředí.
Empirické přístupy vedly k obrovským úspěchům v kontrole některých škůdců, zejména plevelů, houbových chorob a hmyzu, ale boj s nimi pokračuje, protože genetické změny u těchto škůdců mohou často obnovit jejich virulenci oproti rezistentní odrůdě rostlin nebo škůdce učinit odolným vůči pesticidu. V tomto zdánlivě nekonečném cyklu náchylnosti a rezistence chybí jasné pochopení jak organismů, tak rostlin, které napadají. S tím, jak se budou rozšiřovat znalosti o škůdcích – jejich genetice, biochemii a fyziologii, jejich hostitelích a interakcích mezi nimi – budou vyvíjena lépe cílená a účinnější opatření na hubení škůdců.
Tato kapitola identifikuje několik výzkumných přístupů k lepšímu pochopení základních biologických mechanismů, které by mohly být využity ke kontrole rostlinných patogenů a hmyzu. Molekulární biologie nabízí nové techniky pro izolaci a studium působení genů. Existence vnímavých a rezistentních hostitelských rostlin a virulentních a avirulentních patogenů může být využita k identifikaci a izolaci genů, které řídí interakce mezi hostitelem a patogenem. Studium jemné struktury těchto genů může vést k vodítkům o biochemických interakcích, které probíhají mezi těmito dvěma organismy, a k regulaci těchto genů v patogenu a v tkáních rostliny. V budoucnu by mělo být možné zlepšit metody a možnosti přenosu žádoucích vlastností rezistence do plodin a naopak vytvořit patogeny, které budou virulentní proti vybraným plevelům nebo členovcům. Lepší pochopení neurobiologie hmyzu a chemie a působení modulačních látek, jako jsou endokrinní hormony, které regulují metamorfózu, diapauzu a reprodukci, otevře nové cesty pro kontrolu hmyzích škůdců narušením jejich fyziologie a chování v kritických fázích životního cyklu.
Čas zveřejnění: 14. dubna 2021