De schade die planten oplopen door concurrentie van onkruid en andere plagen, waaronder virussen, bacteriën, schimmels en insecten, vermindert hun productiviteit aanzienlijk en kan in sommige gevallen een oogst volledig vernietigen. Tegenwoordig worden betrouwbare oogsten behaald door het gebruik van ziekteresistente rassen, biologische bestrijdingsmethoden en pesticiden om plantenziekten, insecten, onkruid en andere plagen te bestrijden. In 1983 werd $ 1,3 miljard uitgegeven aan pesticiden – exclusief herbiciden – om gewassen te beschermen en de schade door plantenziekten, nematoden en insecten te beperken. De potentiële oogstverliezen zonder pesticidengebruik overtreffen dit bedrag ruimschoots.
Al zo'n honderd jaar is het kweken van ziekteresistente planten een belangrijk onderdeel van de wereldwijde landbouwproductiviteit. De successen die met plantenveredeling worden behaald, zijn echter grotendeels empirisch en kunnen van korte duur zijn. Dit komt doordat er een gebrek is aan fundamentele informatie over de functie van resistentiegenen. Studies zijn daarom vaak willekeurig in plaats van specifiek gericht. Bovendien kunnen de resultaten van korte duur zijn, omdat de aard van ziekteverwekkers en andere plagen verandert naarmate nieuwe genetische informatie in complexe agro-ecologische systemen wordt geïntroduceerd.
Een uitstekend voorbeeld van het effect van genetische verandering is de steriele stuifmeeleigenschap die in de meeste belangrijke maïssoorten is ingekweekt om de productie van hybride zaad te bevorderen. Planten met Texas (T) cytoplasma geven deze mannelijk steriele eigenschap door via het cytoplasma; het is geassocieerd met een specifiek type mitochondrion. Zonder dat veredelaars het wisten, bleken deze mitochondria ook vatbaar te zijn voor een toxine geproduceerd door de pathogene schimmel.HelminthosporiumMaydisHet gevolg was de maïsbladziekte-epidemie in Noord-Amerika in de zomer van 1970.
De methoden die gebruikt worden bij de ontdekking van bestrijdingsmiddelen zijn grotendeels empirisch van aard. Met weinig of geen voorafgaande informatie over de werkingswijze worden chemicaliën getest om die te selecteren die het beoogde insect, de schimmel of het onkruid doden, maar de gewassen of het milieu niet schaden.
Empirische benaderingen hebben enorm veel succes geboekt bij de bestrijding van sommige plagen, met name onkruid, schimmelziekten en insecten, maar de strijd is een voortdurende strijd. Genetische veranderingen in deze plagen kunnen er namelijk vaak voor zorgen dat ze hun virulentie ten opzichte van een resistente plantensoort herstellen of dat de plaag resistent wordt tegen een bestrijdingsmiddel. Wat ontbreekt in deze schijnbaar eindeloze cyclus van vatbaarheid en resistentie, is een helder begrip van zowel de organismen als de planten die ze aantasten. Naarmate de kennis over plagen – hun genetica, biochemie en fysiologie, hun gastheren en de interacties daartussen – toeneemt, zullen er beter gerichte en effectievere bestrijdingsmaatregelen worden ontwikkeld.
Dit hoofdstuk beschrijft verschillende onderzoeksbenaderingen voor een beter begrip van de fundamentele biologische mechanismen die kunnen worden ingezet voor de bestrijding van plantenziekten en insecten. Moleculaire biologie biedt nieuwe technieken voor het isoleren en bestuderen van de werking van genen. Het bestaan van vatbare en resistente waardplanten en virulente en avirulente ziekteverwekkers kan worden benut om de genen te identificeren en te isoleren die de interacties tussen waardplant en ziekteverwekker reguleren. Onderzoek naar de fijne structuur van deze genen kan inzicht geven in de biochemische interacties tussen de twee organismen en in de regulatie van deze genen in de ziekteverwekker en in de plantenweefsels. In de toekomst zou het mogelijk moeten zijn om de methoden en mogelijkheden voor de overdracht van gewenste resistentie-eigenschappen naar gewassen te verbeteren en, omgekeerd, om ziekteverwekkers te creëren die virulent zijn tegen geselecteerde onkruiden of geleedpotige plagen. Een beter begrip van de neurobiologie van insecten en de chemie en werking van modulerende stoffen, zoals de endocriene hormonen die de metamorfose, diapauze en voortplanting reguleren, zal nieuwe mogelijkheden bieden voor de bestrijding van insectenplagen door hun fysiologie en gedrag te verstoren in cruciale stadia van hun levenscyclus.
Geplaatst op: 14 april 2021