Die Colorado-aartappelkewer is 'n groot plaag in Noord-Amerika wat die opbrengs van aartappels met 30-50% kan verminder as dit nie gekontroleer word nie. Beheer was histories sterk afhanklik van die gebruik van plaagdoders, maar die meeste belangrike klasse sintetiese insekdoders het die mislukking van chemiese beheer teen Colorado-aartappelkewer gerapporteer.
In die 1980's het ons geweet dat Solanum chacoense, 'n wilde spesie uit Argentinië, baie bestand was teen Colorado-aartappelkewer. Amerikaanse en Kanadese telers het probeer om kewerbestande variëteite te teel, maar dit was moeilik om die sterk weerstand wat ons by wilde familielede sien in kommersiële variëteite oor te dra.
Die Michigan State University het die voetspore van die vorige aartappelnavorsers gevolg en werk al meer as 'n dekade aan navorsingsinstrumente wat in aartappels geoptimaliseer is, soos genomika en redigering van gene. Deur hierdie instrumente te kombineer met 'n nuwe teelstrategie wat die aartappel teling vereenvoudig, het dit ons in staat gestel om vooruitgang te maak wat weerstandbiedende soorte binne die greep plaas.
Verwante van wilde aartappels maak van nature hul eie insekdodende verbindings om plae soos die aartappelkewer in Colorado te hou. Verskillende wilde spesies produseer unieke weergawes van hierdie verbindings, bekend as glikoalkaloïede. Sommige is so effektief dat dit vrektes veroorsaak in Colorado-aartappelkewerlarwes en die voeding van volwasse kewers dramaties verminder.
Glycoalkaloïede produksie in aartappelblare is voordelig vir die afweer van honger kewers, maar die verbruik van groot hoeveelhede glykoalkaloïede kan nadelige gevolge vir die gesondheid by mense veroorsaak. Om hierdie rede werk professor David Douches en gegradueerde student Natalie Kaiser aan die Michigan State University om aartappelvariëteite te skep wat 'n kragtige glycoalkaloïed genaamd leptien slegs in die blare van die aartappel sintetiseer.
Deur die chemiese profiel van honderde individuele aartappels met hul weerstand teen die Colorado-aartappelkewer in die veld te vergelyk, het Kaiser ook chemiese handtekeninge gevind wat die veldprestasie kan voorspel. Dit beteken dat telers weerstandige aartappels kan kies met 'n eenvoudige chemiese meting in plaas daarvan om 'n veldproef te doen.
Navorsers het al voorheen probeer om die produksie van kragtige leptienglykoalkaloïede by aartappelkultivars in te stel en verskeie hindernisse teëgekom. Om mee te begin is daar 'n groot aantal gene wat die soorte en hoeveelhede glikoalkaloïede beheer wat elke aartappelvariëteit sal produseer. Om die presiese kombinasie van gene te kry, is van kardinale belang. Om al die genetiese spelers beter op te spoor, het die Douches-laboratorium die hele genoom van hierdie wilde aartappels opgestel wat bestand is teen die Colorado-aartappelkewer en diegene wat vatbaar is vir die plaag. Kaiser het toe belangrike veranderinge op die DNA-vlak tussen die aartappels geïdentifiseer wat die verskille in hul chemiese profiel en die Colorado-aartappelkewer se waarskynlikheid verduidelik.
Noudat ons die reeks gene ken wat nodig is om 'n aartappelplantbestand te maak, is die volgende uitdaging om al die gene oor te dra na 'n aartappelkultivar met ander goeie eienskappe, soos hoë opbrengs en wenslike knolvoorkoms, deur kruisbestuiwing. Hierdie proses word bemoeilik deur die feit dat aartappelkultivars vier eksemplare van elke geen bevat. Om sake ingewikkelder te maak, kan elkeen van die vier eksemplare 'n ander weergawe van die geen wees. Dit is moeilik om seker te maak dat al vier kopieë van die gene waarin ons belangstel die gewenste kopie is wat nodig is vir weerstand.
Een strategie om hierdie probleem te oorkom, is om met aartappels te werk wat van nature net twee eksemplare van elke geen bevat, wat as diploïede aartappels bekend staan. Baie verwante van wilde aartappels, insluitend die aartappelkewerbestande soorte wat leptiene produseer, is diploïede. Deur selfbestuiwing het Kaiser daarin geslaag om ingeteelde diploïede lyne te ontwikkel met 'n sterk weerstand teen Colorado-aartappelkewer. Hierdie diploïede ingeteelde lyne vereenvoudig die teelproses omdat die eienskappe waar broei, soos die twee ouers in 'n mieliebaster. Ons kan makliker opspoor hoe gene wat kewerweerstand beïnvloed, geërf word omdat ons die kopie van elke geen wat hulle aan hul nageslag sal oordra, ken.
Opvallend is dit die eerste ingeteelde lyne wat gekies word vir 'n spesifieke weerstandseienskap in aartappel! Ons het hierdie lyne oorgesteek na ons beste teellyne. In 2021 sal die MSU-span die nageslag van hierdie kruise in die veld ondersoek en individue identifiseer wat goeie knol-eienskappe het, gekombineer met die kewerweerstand. As ons met ingeteelde lyne werk, kan ons ook weerstand bied met ander eienskappe, soos siekteweerstand.
Verder gebruik die Douches-laboratorium in hierdie eenvoudiger genetiese stelsel moderne genetiese instrumente soos genoomversorging. Kaiser gebruik genome-redigering om gene, een vir een of in kombinasie, selektief uit te skakel om vas te stel of dit nodig is vir plantbeskerming. Dit is belangrik om daarop te let dat hierdie metode gene wat natuurlik in die aartappel is, uitskakel en geen vreemde gene bekendgestel word nie.
Omdat die Colorado-aartappelkewer bekend is om selfs die skadelikste plaagdoders vinnig te oorkom, beveel Douches aan dat hierdie gasheerweerstand in 'n IPM-skema geïmplementeer word om die waardevolle instrument se lewensduur te verleng.
- Dave Douches, Ph.D., is 'n professor in die departement plant-, grond- en mikrobiese wetenskappe in Michigan State University. Hy lei die MSU-aartappel- en genetika-program al langer as 30 jaar. Natalie Kaiser is 'n Ph.D. kandidaat in die MSU se Departement Plant-, Grond- en Mikrobiese Wetenskappe wat aartappelteling en genetika bestudeer.
