Der Schaden an Pflanzen, der durch die Konkurrenz durch Unkräuter und andere Schädlinge wie Viren, Bakterien, Pilze und Insekten verursacht wird, beeinträchtigt deren Produktivität erheblich und kann in einigen Fällen zur vollständigen Zerstörung einer Ernte führen.Heutzutage werden verlässliche Ernteerträge durch den Einsatz krankheitsresistenter Sorten, biologische Bekämpfungsmethoden und den Einsatz von Pestiziden zur Bekämpfung von Pflanzenkrankheiten, Insekten, Unkräutern und anderen Schädlingen erzielt.Im Jahr 1983 wurden 1,3 Milliarden US-Dollar für Pestizide – Herbizide ausgenommen – ausgegeben, um Nutzpflanzen vor Pflanzenkrankheiten, Nematoden und Insekten zu schützen und deren Schäden zu begrenzen.Die potenziellen Ernteverluste ohne den Einsatz von Pestiziden übersteigen diesen Wert bei weitem.
Seit etwa 100 Jahren ist die Züchtung zur Erzielung von Krankheitsresistenzen weltweit ein wichtiger Bestandteil der landwirtschaftlichen Produktivität.Doch die Erfolge der Pflanzenzüchtung sind weitgehend empirisch und können kurzlebig sein.Das heißt, aufgrund des Mangels an grundlegenden Informationen über die Funktion von Resistenzgenen handelt es sich bei den Studien oft um Zufallsstudien und nicht um gezielte Untersuchungen.Darüber hinaus können die Ergebnisse nur von kurzer Dauer sein, da sich die Natur von Krankheitserregern und anderen Schädlingen verändert, wenn neue genetische Informationen in komplexe agrarökologische Systeme eingeführt werden.
Ein hervorragendes Beispiel für die Wirkung genetischer Veränderungen ist das Merkmal steriler Pollen, das in die meisten großen Maissorten gezüchtet wird, um die Produktion von Hybridsaatgut zu unterstützen.Pflanzen, die Texas (T)-Zytoplasma enthalten, übertragen dieses männlich sterile Merkmal über das Zytoplasma;es ist mit einer bestimmten Art von Mitochondrien verbunden.Den Züchtern war nicht bekannt, dass diese Mitochondrien auch anfällig für ein vom pathogenen Pilz produziertes Toxin warenHelminthosporiumMaydis.Die Folge war die Maisblattfäule-Epidemie in Nordamerika im Sommer 1970.
Auch die Methoden zur Entdeckung von Pestizidchemikalien waren weitgehend empirisch.Ohne vorherige Informationen über die Wirkungsweise werden Chemikalien getestet, um diejenigen auszuwählen, die das Zielinsekt, den Pilz oder das Unkraut abtöten, aber weder die Nutzpflanze noch die Umwelt schädigen.
Empirische Ansätze haben bei der Bekämpfung einiger Schädlinge, insbesondere von Unkräutern, Pilzkrankheiten und Insekten, zu enormen Erfolgen geführt, aber der Kampf dauert an, da genetische Veränderungen bei diesen Schädlingen oft ihre Virulenz gegenüber einer resistenten Pflanzensorte wiederherstellen oder den Schädling resistent gegen ein Pestizid machen können .Was in diesem scheinbar endlosen Kreislauf von Anfälligkeit und Resistenz fehlt, ist ein klares Verständnis sowohl der Organismen als auch der 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 Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen entwickelt.
In diesem Kapitel werden verschiedene Forschungsansätze für ein besseres Verständnis der grundlegenden biologischen Mechanismen identifiziert, die zur Bekämpfung von Pflanzenpathogenen und Insekten genutzt werden könnten.Die Molekularbiologie bietet neue Techniken zur Isolierung und Untersuchung der Wirkung von Genen.Das Vorhandensein anfälliger und resistenter Wirtspflanzen sowie virulenter und avirulenter Krankheitserreger kann genutzt werden, um die Gene zu identifizieren und zu isolieren, die die Interaktionen zwischen Wirt und Krankheitserreger steuern.Untersuchungen der Feinstruktur dieser Gene können Hinweise auf die biochemischen Wechselwirkungen zwischen den beiden Organismen und auf die Regulation dieser Gene im Krankheitserreger und im Gewebe der Pflanze geben.Es sollte in Zukunft möglich sein, die Methoden und Möglichkeiten zur Übertragung wünschenswerter Resistenzeigenschaften in Kulturpflanzen zu verbessern und umgekehrt Krankheitserreger zu erzeugen, die gegen ausgewählte Unkräuter oder Arthropodenschädlinge virulent sind.Ein besseres Verständnis der Insektenneurobiologie sowie der Chemie und Wirkung modulierender Substanzen, wie etwa der endokrinen Hormone, die Metamorphose, Diapause und Fortpflanzung regulieren, wird neue Wege zur Bekämpfung von Insektenschädlingen eröffnen, indem ihre Physiologie und ihr Verhalten in kritischen Phasen des Lebenszyklus gestört werden .
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. April 2021