Die Schäden an Pflanzen durch Unkraut und andere Schädlinge wie Viren, Bakterien, Pilze und Insekten beeinträchtigen deren Produktivität erheblich und können in manchen Fällen zur vollständigen Vernichtung einer Ernte führen. Heutzutage werden zuverlässige Ernteerträge durch den Einsatz krankheitsresistenter Sorten, biologischer Schädlingsbekämpfung und den Einsatz von Pestiziden zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, Insekten, Unkraut und anderen Schädlingen erzielt. 1983 wurden 1,3 Milliarden Dollar für Pestizide (Herbizide nicht inbegriffen) ausgegeben, um Pflanzen vor Pflanzenkrankheiten, Nematoden und Insekten zu schützen und deren Schäden zu begrenzen. Die potenziellen Ernteverluste ohne Pestizideinsatz übersteigen diesen Wert bei weitem.
Seit etwa 100 Jahren ist die Züchtung krankheitsresistenter Pflanzen ein wichtiger Faktor für die landwirtschaftliche Produktivität weltweit. Die Erfolge der Pflanzenzüchtung beruhen jedoch weitgehend auf Empirie und sind oft kurzlebig. Mangels grundlegender Kenntnisse über die Funktion von Resistenzgenen sind Studien oft zufällig und nicht zielgerichtet. Zudem können Ergebnisse nur von kurzer Dauer sein, da sich Krankheitserreger und andere Schädlinge mit der Einführung neuer genetischer Informationen in komplexe agroökologische Systeme verändern.
Ein hervorragendes Beispiel für die Auswirkungen genetischer Veränderungen ist die Eigenschaft steriler Pollen, die in die meisten gängigen Maissorten eingezüchtet wurde, um die Produktion von Hybridsaatgut zu unterstützen. Pflanzen mit Texas (T)-Zytoplasma übertragen diese männlich sterile Eigenschaft über das Zytoplasma; sie ist mit einem bestimmten Mitochondrientyp verbunden. Unbekannt für die Züchter waren diese Mitochondrien auch anfällig für ein Toxin, das von dem pathogenen Pilz produziert wird.HelminthosporiummaydisDie Folge war die Maisblattfäule-Epidemie in Nordamerika im Sommer 1970.
Auch die Methoden zur Entdeckung chemischer Pestizide beruhen größtenteils auf empirischen Methoden. Ohne ausreichende oder gar keine Informationen über die Wirkungsweise werden Chemikalien getestet, um diejenigen auszuwählen, die das Zielinsekt, den Pilz oder das Unkraut töten, ohne die Nutzpflanze oder die Umwelt zu schädigen.
Empirische Ansätze haben bei der Bekämpfung einiger Schädlinge, insbesondere von Unkräutern, Pilzkrankheiten und Insekten, enorme Erfolge erzielt. Doch der Kampf geht weiter, da genetische Veränderungen dieser Schädlinge oft ihre Virulenz gegenüber einer resistenten Pflanzensorte wiederherstellen oder den Schädling gegen ein Pestizid resistent machen können. Was in diesem scheinbar endlosen Kreislauf aus Anfälligkeit und Resistenz fehlt, ist ein klares Verständnis der Organismen und Pflanzen, die sie befallen. Mit zunehmendem Wissen über Schädlinge – ihre Genetik, Biochemie und Physiologie, ihre Wirte und die Wechselwirkungen zwischen ihnen – werden gezieltere und wirksamere Maßnahmen zur Schädlingsbekämpfung entwickelt.
Dieses Kapitel beschreibt verschiedene Forschungsansätze für ein besseres Verständnis der grundlegenden biologischen Mechanismen, die zur Bekämpfung von Pflanzenpathogenen und Insekten genutzt werden könnten. Die Molekularbiologie bietet neue Techniken zur Isolierung und Untersuchung ihrer Wirkung. Die Existenz anfälliger und resistenter Wirtspflanzen sowie virulenter und avirulenter Pathogene kann genutzt werden, um die Gene zu identifizieren und zu isolieren, die die Wechselwirkung zwischen Wirt und Pathogen steuern. Untersuchungen der Feinstruktur dieser Gene können Hinweise auf die biochemischen Wechselwirkungen zwischen den beiden Organismen und auf die Regulierung dieser Gene im Pathogen und im Pflanzengewebe liefern. In Zukunft sollte es möglich sein, die Methoden und Möglichkeiten zur Übertragung wünschenswerter Resistenzmerkmale auf Kulturpflanzen zu verbessern und umgekehrt Pathogene zu erzeugen, die gegen ausgewählte Unkräuter oder Arthropoden virulent sind. Ein besseres Verständnis der Neurobiologie von Insekten und der Chemie und Wirkung modulierender Substanzen, wie etwa der endokrinen Hormone, die Metamorphose, Diapause und Reproduktion regulieren, wird neue Wege zur Bekämpfung von Insektenschädlingen eröffnen, indem ihre Physiologie und ihr Verhalten in kritischen Phasen des Lebenszyklus gestört werden.
Veröffentlichungszeit: 14. April 2021