Η ζημιά που προκαλείται στα φυτά από τον ανταγωνισμό από ζιζάνια και άλλα παράσιτα, όπως ιούς, βακτήρια, μύκητες και έντομα, μειώνει σημαντικά την παραγωγικότητά τους και σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να καταστρέψει ολοσχερώς μια καλλιέργεια. Σήμερα, επιτυγχάνονται αξιόπιστες αποδόσεις καλλιεργειών με τη χρήση ποικιλιών ανθεκτικών στις ασθένειες, πρακτικών βιολογικού ελέγχου και με την εφαρμογή φυτοφαρμάκων για τον έλεγχο των ασθενειών των φυτών, των εντόμων, των ζιζανίων και άλλων παρασίτων. Το 1983, δαπανήθηκαν 1,3 δισεκατομμύρια δολάρια σε φυτοφάρμακα -εξαιρουμένων των ζιζανιοκτόνων- για την προστασία και τον περιορισμό των ζημιών στις καλλιέργειες από ασθένειες των φυτών, νηματώδη και έντομα. Οι πιθανές απώλειες στις καλλιέργειες ελλείψει χρήσης φυτοφαρμάκων υπερβαίνουν κατά πολύ αυτή την αξία.
Για περίπου 100 χρόνια, η βελτίωση της ανθεκτικότητας στις ασθένειες αποτελεί σημαντικό συστατικό της γεωργικής παραγωγικότητας παγκοσμίως. Ωστόσο, οι επιτυχίες που επιτυγχάνονται με την βελτίωση των φυτών είναι σε μεγάλο βαθμό εμπειρικές και μπορεί να είναι εφήμερες. Δηλαδή, λόγω της έλλειψης βασικών πληροφοριών σχετικά με τη λειτουργία των γονιδίων για την ανθεκτικότητα, οι μελέτες είναι συχνά τυχαίες και όχι ειδικά στοχευμένες εξερευνήσεις. Επιπλέον, τυχόν αποτελέσματα μπορεί να είναι βραχύβια λόγω της μεταβαλλόμενης φύσης των παθογόνων και άλλων παρασίτων, καθώς νέες γενετικές πληροφορίες εισάγονται σε σύνθετα αγροοικολογικά συστήματα.
Ένα εξαιρετικό παράδειγμα της επίδρασης της γενετικής αλλαγής είναι το χαρακτηριστικό της στείρας γύρης που αναπτύσσεται στις περισσότερες κύριες ποικιλίες καλαμποκιού για να βοηθήσει στην παραγωγή υβριδικών σπόρων. Τα φυτά που περιέχουν κυτταρόπλασμα Τέξας (Τ) μεταφέρουν αυτό το χαρακτηριστικό της στείρας άρρενος μέσω του κυτταροπλάσματος. Αυτό σχετίζεται με έναν συγκεκριμένο τύπο μιτοχονδρίου. Άγνωστο στους καλλιεργητές, αυτά τα μιτοχόνδρια ήταν επίσης ευάλωτα σε μια τοξίνη που παράγεται από τον παθογόνο μύκητα.ΕλμινθόσποριομάιντιςΤο αποτέλεσμα ήταν η επιδημία σήψης των φύλλων του καλαμποκιού στη Βόρεια Αμερική το καλοκαίρι του 1970.
Οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την ανακάλυψη χημικών φυτοφαρμάκων είναι επίσης σε μεγάλο βαθμό εμπειρικές. Με ελάχιστες ή καθόλου προηγούμενες πληροφορίες σχετικά με τον τρόπο δράσης, οι χημικές ουσίες δοκιμάζονται για να επιλεγούν εκείνες που σκοτώνουν το έντομο, τον μύκητα ή το ζιζάνιο-στόχο, αλλά δεν βλάπτουν το φυτό ή το περιβάλλον.
Οι εμπειρικές προσεγγίσεις έχουν επιφέρει τεράστιες επιτυχίες στον έλεγχο ορισμένων παρασίτων, ιδιαίτερα ζιζανίων, μυκητιασικών ασθενειών και εντόμων, αλλά ο αγώνας είναι συνεχής, καθώς οι γενετικές αλλαγές σε αυτά τα παράσιτα μπορούν συχνά να αποκαταστήσουν την λοιμογόνο δράση τους έναντι μιας ανθεκτικής φυτικής ποικιλίας ή να καταστήσουν το παράσιτο ανθεκτικό σε ένα φυτοφάρμακο. Αυτό που λείπει από αυτόν τον φαινομενικά ατελείωτο κύκλο ευαισθησίας και αντοχής είναι η σαφής κατανόηση τόσο των οργανισμών όσο και των φυτών στα οποία επιτίθενται. Καθώς η γνώση των παρασίτων - η γενετική, η βιοχημεία και η φυσιολογία τους, οι ξενιστές τους και οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ τους - αυξάνεται, θα επινοηθούν καλύτερα κατευθυνόμενα και πιο αποτελεσματικά μέτρα καταπολέμησης των παρασίτων.
Αυτό το κεφάλαιο προσδιορίζει διάφορες ερευνητικές προσεγγίσεις για την καλύτερη κατανόηση των θεμελιωδών βιολογικών μηχανισμών που θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για τον έλεγχο των φυτοπαθογόνων και των εντόμων. Η μοριακή βιολογία προσφέρει νέες τεχνικές για την απομόνωση και τη μελέτη της δράσης των γονιδίων. Η ύπαρξη ευπαθών και ανθεκτικών φυτών ξενιστών και παθογόνων και μη παθογόνων παθογόνων μπορεί να αξιοποιηθεί για την αναγνώριση και την απομόνωση των γονιδίων που ελέγχουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ ξενιστή και παθογόνου. Οι μελέτες της λεπτής δομής αυτών των γονιδίων μπορούν να οδηγήσουν σε ενδείξεις σχετικά με τις βιοχημικές αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ των δύο οργανισμών και τη ρύθμιση αυτών των γονιδίων στο παθογόνο και στους ιστούς του φυτού. Θα πρέπει να είναι δυνατό στο μέλλον να βελτιωθούν οι μέθοδοι και οι ευκαιρίες για τη μεταφορά επιθυμητών χαρακτηριστικών για ανθεκτικότητα σε καλλιεργούμενα φυτά και, αντίστροφα, να δημιουργηθούν παθογόνα που θα είναι παθογόνα έναντι επιλεγμένων ζιζανίων ή αρθρόποδων παρασίτων. Η αυξημένη κατανόηση της νευροβιολογίας των εντόμων και της χημείας και της δράσης των ρυθμιστικών ουσιών, όπως οι ενδοκρινείς ορμόνες που ρυθμίζουν τη μεταμόρφωση, τη διάπαυση και την αναπαραγωγή, θα ανοίξει νέους δρόμους για τον έλεγχο των εντομοπαρασίτων διαταράσσοντας τη φυσιολογία και τη συμπεριφορά τους σε κρίσιμα στάδια του κύκλου ζωής.
Ώρα δημοσίευσης: 14 Απριλίου 2021