Thiệt hại cho cây trồng do sự cạnh tranh từ cỏ dại và các loài gây hại khác bao gồm vi-rút, vi khuẩn, nấm và côn trùng làm suy yếu đáng kể năng suất của chúng và trong một số trường hợp có thể phá hủy hoàn toàn một vụ mùa. Ngày nay, năng suất cây trồng đáng tin cậy có được bằng cách sử dụng các giống kháng bệnh, các biện pháp kiểm soát sinh học và bằng cách sử dụng thuốc trừ sâu để kiểm soát bệnh thực vật, côn trùng, cỏ dại và các loài gây hại khác. Năm 1983, 1,3 tỷ đô la đã được chi cho thuốc trừ sâu—không bao gồm thuốc diệt cỏ—để bảo vệ và hạn chế thiệt hại cho cây trồng do bệnh thực vật, tuyến trùng và côn trùng. Thiệt hại tiềm tàng về mùa màng khi không sử dụng thuốc trừ sâu vượt xa giá trị đó.
Trong khoảng 100 năm, việc lai tạo giống cây trồng kháng bệnh đã trở thành một thành phần quan trọng của năng suất nông nghiệp trên toàn thế giới. Nhưng những thành công đạt được từ việc lai tạo cây trồng phần lớn là theo kinh nghiệm và có thể là phù du. Nghĩa là, do thiếu thông tin cơ bản về chức năng của gen kháng bệnh, các nghiên cứu thường là ngẫu nhiên thay vì là các cuộc khám phá có mục tiêu cụ thể. Ngoài ra, bất kỳ kết quả nào cũng có thể tồn tại trong thời gian ngắn do bản chất thay đổi của các tác nhân gây bệnh và các loài gây hại khác khi thông tin di truyền mới được đưa vào các hệ thống nông sinh thái phức tạp.
Một ví dụ tuyệt vời về tác động của biến đổi di truyền là đặc điểm phấn hoa vô sinh được lai tạo vào hầu hết các giống ngô chính để hỗ trợ sản xuất hạt lai. Cây có chứa tế bào chất Texas (T) truyền đặc điểm vô sinh đực này qua tế bào chất; nó liên quan đến một loại ty thể cụ thể. Những người lai tạo không biết rằng các ty thể này cũng dễ bị tổn thương trước độc tố do nấm gây bệnh sản xuấtGiun sánmaydis. Kết quả là nạn dịch cháy lá ngô xảy ra ở Bắc Mỹ vào mùa hè năm 1970.
Các phương pháp được sử dụng để phát hiện ra hóa chất thuốc trừ sâu cũng phần lớn là theo kinh nghiệm. Với ít hoặc không có thông tin trước về phương thức hoạt động, các hóa chất được thử nghiệm để chọn ra những loại có thể tiêu diệt côn trùng, nấm hoặc cỏ dại mục tiêu nhưng không gây hại cho cây trồng hoặc môi trường.
Các phương pháp tiếp cận theo kinh nghiệm đã tạo ra những thành công to lớn trong việc kiểm soát một số loài gây hại, đặc biệt là cỏ dại, bệnh nấm và côn trùng, nhưng cuộc đấu tranh vẫn tiếp diễn, vì những thay đổi về mặt di truyền ở những loài gây hại này thường có thể khôi phục độc lực của chúng đối với một giống cây trồng kháng thuốc hoặc khiến loài gây hại này kháng thuốc trừ sâu. Điều còn thiếu trong chu kỳ dễ bị tổn thương và kháng thuốc dường như vô tận này là sự hiểu biết rõ ràng về cả sinh vật và cây trồng mà chúng tấn công. Khi kiến thức về các loài gây hại - di truyền, sinh hóa và sinh lý học, vật chủ và sự tương tác giữa chúng - tăng lên, các biện pháp kiểm soát dịch hại có định hướng tốt hơn và hiệu quả hơn sẽ được đưa ra.
Chương này xác định một số phương pháp nghiên cứu để hiểu rõ hơn về các cơ chế sinh học cơ bản có thể được khai thác để kiểm soát các tác nhân gây bệnh thực vật và côn trùng. Sinh học phân tử cung cấp các kỹ thuật mới để phân lập và nghiên cứu hoạt động của gen. Sự tồn tại của các cây chủ dễ bị tổn thương và kháng thuốc, các tác nhân gây bệnh độc và không độc có thể được khai thác để xác định và phân lập các gen kiểm soát sự tương tác giữa vật chủ và tác nhân gây bệnh. Các nghiên cứu về cấu trúc tinh vi của các gen này có thể dẫn đến các manh mối về các tương tác sinh hóa xảy ra giữa hai sinh vật và điều chỉnh các gen này trong tác nhân gây bệnh và trong các mô của cây. Trong tương lai, có thể cải thiện các phương pháp và cơ hội để chuyển các đặc điểm mong muốn để kháng thuốc vào cây trồng và ngược lại, tạo ra các tác nhân gây bệnh sẽ độc đối với các loài cỏ dại hoặc sâu bệnh chân đốt đã chọn. Việc hiểu biết sâu hơn về thần kinh học của côn trùng và hóa học cũng như hoạt động của các chất điều chỉnh, chẳng hạn như các hormone nội tiết điều chỉnh quá trình biến thái, ngủ đông và sinh sản, sẽ mở ra những con đường mới để kiểm soát các loài côn trùng gây hại bằng cách phá vỡ sinh lý và hành vi của chúng ở các giai đoạn quan trọng trong vòng đời.
Thời gian đăng: 14-04-2021