I danni alle piante causati dalla competizione delle erbe infestanti e di altri parassiti, tra cui virus, batteri, funghi e insetti, compromettono notevolmente la loro produttività e, in alcuni casi, possono distruggere completamente un raccolto. Oggi, rese agricole affidabili si ottengono utilizzando varietà resistenti alle malattie, pratiche di controllo biologico e applicando pesticidi per controllare fitopatie, insetti, erbe infestanti e altri parassiti. Nel 1983, sono stati spesi 1,3 miliardi di dollari in pesticidi, esclusi gli erbicidi, per proteggere e limitare i danni alle colture causati da fitopatie, nematodi e insetti. Le potenziali perdite di raccolto in assenza di utilizzo di pesticidi superano di gran lunga tale valore.
Per circa 100 anni, il miglioramento genetico per la resistenza alle malattie ha rappresentato una componente importante della produttività agricola in tutto il mondo. Tuttavia, i successi ottenuti dal miglioramento genetico delle piante sono in gran parte empirici e possono essere effimeri. A causa della mancanza di informazioni di base sulla funzione dei geni per la resistenza, gli studi sono spesso casuali anziché approfondimenti mirati. Inoltre, i risultati possono essere di breve durata a causa della natura mutevole dei patogeni e di altri parassiti, man mano che nuove informazioni genetiche vengono introdotte in sistemi agroecologici complessi.
Un ottimo esempio dell'effetto del cambiamento genetico è il tratto del polline sterile, innestato nella maggior parte delle principali varietà di mais per favorire la produzione di semi ibridi. Le piante contenenti citoplasma Texas (T) trasferiscono questo tratto maschio sterile attraverso il citoplasma; è associato a un particolare tipo di mitocondrio. All'insaputa dei coltivatori, questi mitocondri erano anche vulnerabili a una tossina prodotta dal fungo patogeno.HelminthosporiummaggioIl risultato fu l'epidemia di marciume fogliare del mais in Nord America nell'estate del 1970.
Anche i metodi utilizzati per la scoperta di pesticidi sono stati in gran parte empirici. Con scarse o nulle informazioni preliminari sulla loro modalità d'azione, le sostanze chimiche vengono testate per selezionare quelle che uccidono l'insetto, il fungo o l'erba infestante bersaglio, senza danneggiare la pianta coltivata o l'ambiente.
Gli approcci empirici hanno prodotto enormi successi nel controllo di alcuni parassiti, in particolare erbe infestanti, malattie fungine e insetti, ma la lotta è continua, poiché i cambiamenti genetici in questi parassiti possono spesso ripristinare la loro virulenza su una varietà vegetale resistente o rendere il parassita resistente a un pesticida. Ciò che manca in questo ciclo apparentemente infinito di suscettibilità e resistenza è una chiara comprensione sia degli organismi che delle piante che attaccano. Con l'aumentare della conoscenza dei parassiti – la loro genetica, biochimica e fisiologia, i loro ospiti e le interazioni tra loro – verranno ideate misure di controllo dei parassiti più mirate ed efficaci.
Questo capitolo identifica diversi approcci di ricerca per una migliore comprensione dei meccanismi biologici fondamentali che potrebbero essere sfruttati per controllare patogeni vegetali e insetti. La biologia molecolare offre nuove tecniche per isolare e studiare l'azione dei geni. L'esistenza di piante ospiti suscettibili e resistenti e di patogeni virulenti e avirulenti può essere sfruttata per identificare e isolare i geni che controllano le interazioni tra ospite e patogeno. Studi sulla struttura fine di questi geni possono fornire indizi sulle interazioni biochimiche che si verificano tra i due organismi e sulla regolazione di questi geni nel patogeno e nei tessuti della pianta. In futuro dovrebbe essere possibile migliorare i metodi e le opportunità per il trasferimento di tratti desiderabili per la resistenza alle piante coltivate e, al contrario, creare patogeni che saranno virulenti contro erbe infestanti o artropodi parassiti selezionati. Una maggiore comprensione della neurobiologia degli insetti e della chimica e dell'azione delle sostanze modulatrici, come gli ormoni endocrini che regolano la metamorfosi, la diapausa e la riproduzione, aprirà nuove strade per il controllo degli insetti nocivi, alterandone la fisiologia e il comportamento nelle fasi critiche del ciclo vitale.
Data di pubblicazione: 14-04-2021