إن الضرر الذي يلحق بالنباتات نتيجة منافسة الأعشاب الضارة والآفات الأخرى، بما في ذلك الفيروسات والبكتيريا والفطريات والحشرات، يُضعف إنتاجيتها بشكل كبير، وقد يؤدي في بعض الحالات إلى تدمير المحصول بالكامل. واليوم، تُحقق محاصيل عالية الجودة باستخدام أصناف مقاومة للأمراض، وتطبيق ممارسات المكافحة البيولوجية، واستخدام المبيدات الحشرية لمكافحة أمراض النبات والحشرات والأعشاب الضارة والآفات الأخرى. في عام ١٩٨٣، أُنفق ١.٣ مليار دولار أمريكي على المبيدات الحشرية - باستثناء مبيدات الأعشاب - لحماية المحاصيل والحد من أضرارها الناجمة عن أمراض النبات والديدان الخيطية والحشرات. وتتجاوز الخسائر المحتملة للمحاصيل في غياب المبيدات هذه القيمة بكثير.
لنحو 100 عام، شكّلت التربية النباتية لمقاومة الأمراض عنصرًا أساسيًا في الإنتاجية الزراعية حول العالم. إلا أن النجاحات التي حققتها التربية النباتية تجريبية في معظمها، وقد تكون عابرة. فنظرًا لنقص المعلومات الأساسية حول وظيفة جينات المقاومة، غالبًا ما تكون الدراسات عشوائية بدلًا من أن تكون استكشافات موجهة بدقة. إضافةً إلى ذلك، قد تكون أي نتائج قصيرة الأجل نظرًا لتغير طبيعة مسببات الأمراض والآفات الأخرى، مع إدخال معلومات وراثية جديدة في النظم الزراعية البيئية المعقدة.
من الأمثلة الممتازة على تأثير التغير الجيني سمة حبوب اللقاح العقيمة المُهجنة في معظم أصناف الذرة الرئيسية للمساعدة في إنتاج بذور هجينة. تنقل النباتات التي تحتوي على سيتوبلازم تكساس (T) هذه السمة العقيمة الذكرية عبر السيتوبلازم؛ وهي مرتبطة بنوع معين من الميتوكوندريا. وما لا يعرفه المربون هو أن هذه الميتوكوندريا تحمل أيضًا قابلية للتأثر بسموم ينتجها الفطر الممرض.هيلمينثوسبوريوممايديسوكانت النتيجة انتشار مرض اللفحة المتأخرة لأوراق الذرة في أمريكا الشمالية في صيف عام 1970.
كانت الطرق المستخدمة في اكتشاف المواد الكيميائية المُبيدة للآفات تجريبية إلى حد كبير. فمع قلة المعلومات المُسبقة عن آلية العمل، أو انعدامها، تُختبر المواد الكيميائية لاختيار تلك التي تقتل الحشرة أو الفطر أو الحشائش المُستهدفة، دون أن تُلحق الضرر بالنباتات أو البيئة.
حققت المناهج التجريبية نجاحات باهرة في مكافحة بعض الآفات، وخاصةً الأعشاب الضارة والأمراض الفطرية والحشرات، إلا أن الكفاح لا يزال مستمرًا، إذ إن التغيرات الجينية في هذه الآفات غالبًا ما تُعيد ضراوتها على صنف نباتي مقاوم، أو تجعل الآفة مقاومة للمبيدات. ما ينقص هذه الدورة التي تبدو بلا نهاية من القابلية للتأثر والمقاومة هو فهم واضح للكائنات الحية والنباتات التي تهاجمها. ومع تزايد المعرفة بالآفات - جيناتها، وكيمياءها الحيوية، وفسيولوجياتها، وعوائلها والتفاعلات بينها - سيتم ابتكار تدابير أكثر فعالية وتوجيهًا لمكافحة الآفات.
يُحدد هذا الفصل عدة مناهج بحثية تُسهم في فهم أفضل للآليات البيولوجية الأساسية التي يُمكن استغلالها لمكافحة مُسببات الأمراض النباتية والحشرات. يُقدم علم الأحياء الجزيئي تقنيات جديدة لعزل الجينات ودراستها. يُمكن استغلال وجود نباتات عوائل حساسة ومقاومة، ومُسببات أمراض ضارة وغير ضارة، لتحديد وعزل الجينات التي تُتحكم في التفاعلات بين المُضيف والمُمرض. يُمكن أن تُؤدي دراسات البنية الدقيقة لهذه الجينات إلى فهم أعمق للتفاعلات الكيميائية الحيوية التي تحدث بين الكائنين، وتنظيم هذه الجينات في المُمرض وأنسجة النبات. يُتوقع أن يُتاح مستقبلًا تحسين أساليب وفرص نقل الصفات المُناسبة للمقاومة إلى نباتات المحاصيل، وفي المقابل، إنتاج مُسببات أمراض تُصبح شديدة الضراوة ضد أنواع مُختارة من الأعشاب الضارة أو آفات المفصليات. إن الفهم المتزايد لعلم الأعصاب الحشري والكيمياء وعمل المواد المنظمة، مثل الهرمونات الصماء التي تنظم التحول، والبيات، والتكاثر، سوف يفتح آفاقاً جديدة للسيطرة على الآفات الحشرية من خلال تعطيل وظائفها الفسيولوجية وسلوكها في مراحل حرجة من دورة حياتها.
وقت النشر: ١٤ أبريل ٢٠٢١