Breeding maize genotypes for fall armyworm (Spodoptera frugiperda Lepidoptera: Noctuidae) resistance through conventional approaches: A systematic review
Diese systematische Übersichtsarbeit, die den PRISMA-2020-Leitlinien folgt, bewertet konventionelle Züchtungsansätze für die Resistenz des Heerwurms in Mais in Subsahara-Afrika, identifiziert signifikante Fortschritte durch Methoden wie Rekurrentselektion und Rückkreuzung und hebt gleichzeitig kritische Einschränkungen wie begrenzte Finanzierung und Infrastruktur hervor, die adressiert werden müssen, um die Ernährungssicherheit von Kleinbauern aufrechtzuerhalten.
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In den weiten Agrarlandschaften Subsahara-Afrikas ist Mais mehr als nur eine Nutzpflanze; er ist das Fundament des täglichen Lebens, der die Energie für Millionen bereitstellt und die Lebensgrundlage von Hunderten von Millionen Kleinbauern sichert. Über Generationen hinweg wurde die Stabilität dieser Nahrungsmittelversorgung durch Schädlinge bedroht, doch im Jahr 2016 erreichte ein neuer und aggressiver Eindringling das Land: der Heerwurm. Dieses Insekt, das ursprünglich aus Amerika stammt, breitete sich rasant über den afrikanischen Kontinent aus und ist in der Lage, Maisblätter zu verschlingen und Ernteverluste von über vierzig Prozent zu verursachen. Während die Landwirte versucht haben, sich mit chemischen Spritzmitteln zur Wehr zu setzen, sind diese Methoden oft zu teuer, umweltschädlich und zunehmend unwirksam, da die Schädlinge Resistenzen entwickeln. In Regionen, in denen genetisch veränderte Nutzpflanzen vor regulatorischen und sozialen Hürden stehen, liegt der verlässlichste Weg in den Pflanzen selbst. Wissenschaftler wissen seit langem, dass einige Maissorten die natürliche Fähigkeit besitzen, Insektenangriffen standzuhalten – eine Eigenschaft, die als Wirtspflanzenresistenz bekannt ist. Diese Resistenz ist kein einzelner Schalter, der eine Pflanze in eine undurchdringliche Festung verwandelt, sondern vielmehr ein komplexer, vererbter Satz von Abwehrmechanismen, die die Pflanze weniger attraktiv oder weniger nahrhaft für die hungrigen Larven machen, sodass sie selbst unter Angriff überleben und Körner produzieren kann.
Ein Team von Forschern der Universitäten der Demokratischen Republik Kongo setzte sich zum Ziel, den Fortschritt bei der Nutzung traditioneller Züchtungsmethoden zur Nutzung dieser natürlichen Abwehrkräfte zu kartieren. Sie erfanden keine neuen Gene oder verließen sich auf Labormodifikationen; statlich führten sie eine systematische Überprüfung bestehender wissenschaftlicher Arbeiten durch, um zu verstehen, wie konventionelle Züchtung genutzt wurde, um Maissorten zu kreieren, die dem Heerwurm standhalten können. Durch das Sammeln und Analysieren von Daten aus tausenden Studien identifizierten sie vierundvierzig Schlüsselberichte, die sich spezifisch auf die Züchtung von Mais hinsichtlich der Resistenz unter tropischen und subtropischen Bedingungen konzentrierten. Ihre Arbeit bestätigt, dass trotz der immensen Herausforderung bedeutende Fortschritte erzielt wurden. Die Forscher fanden heraus, dass Züchter erfolgreich spezifische Maislinien und Populationen identifiziert haben, die die genetischen Merkmale tragen, die für die Resistenz gegen den Schädling erforderlich sind. Diese resistenten Quellen wurden oft entdeckt, indem man nach Mais suchte, der bereits gezüchtet worden war, um ähnliche Insekten wie etwa Stängelbohrer abzuwehren, was darauf hindeutet, dass die Natur oft überlappende Lösungen für verwandte Probleme bietet.
Die Studie zeigt, dass der genetische Bauplan für diese Resistenz komplex ist. Im Gegensatz zu einem einfachen Merkmal, das von einem einzelnen Gen gesteuert wird, wird die Resistenz gegen den Heerwurm durch viele Gene gesteuert, die zusammenarbeiten, wobei einige ihre Effekte addieren und andere auf komplexere Weise interagieren. Aufgrund dieser Komplexität stellten die Forscher fest, dass Züchter spezifische Strategien anwenden müssen, um diese Merkmale in ertragreiche Sorten einzubringen. Sie verlassen sich auf strukturierte Paarungsdesigns, also sorgfältige Pläne für die Kreuzung verschiedener Pflanzen, um zu sehen, welche Kombinationen die stärksten Nachkommen hervorbringen. Einige Ansätze konzentrieren sich darauf, die Resistenz über viele Generationen hinweg schrittweise aufzubauen, während andere darauf abzielen, Hybridvarietäten zu kreieren, die von der Vitalität profitieren, die auftritt, wenn zwei verschiedene Linien gekreuzt werden. Die Übersicht hebt hervor, dass die erfolgreichsten Programme jene waren, die diese traditionellen Kreuzungsmethoden mit einem tiefen Verständnis dafür kombinierten, wie die Umgebung die Abwehr der Pflanze beeinflusst. Eine Sorte, die gegen den Schädling an einem Ort resistent ist, könnte an einem anderen Ort Schwierigkeiten haben, abhängig von Niederschlag, Temperatur und der Intensität des Befalls.
Trotz dieser Erfolge ist der Weg nach vorn nicht ohne Hindernisse. Die Forscher stellten fest, dass viele Zuchtprogramme in Subsahara-Afrika durch mangelnde Finanzierung, unzureichende Infrastruktur und einen Mangel an spezialisierten Experten zurückgehalten werden. Der Aufbau kontrollierter Umgebungen, um tausende Pflanzen gegen den Schädling zu testen, ist arbeitsintensiv und teuer, und viele nationale Programme kämpfen damit, die notwendigen Einrichtungen für diese Arbeit aufrechtzuerhalten. Darüber hinaus besteht eine starke Abhängigkeit von internationalen Zentren, um das ursprüngliche resistente Saatgut bereitzustellen, was manchmal zu Sorten führen kann, die nicht perfekt auf die lokalen landwirtschaftlichen Bedingungen zugeschnitten sind. Die Studie legt nahe, dass zwar das genetische Potenzial existiert, die Realisierung jedoch eine konzertierte Anstrengung erfordert, um die lokalen Forschungskapazitäten zu stärken und die Werkzeuge zur Prüfung der Resistenz zu verbessern.
Die Übersicht kommt zu dem Schluss, dass die konventionelle Züchtung die zugänglichste und nachhaltigste Strategie zum Schutz des Mais in Afrika bleibt. Es ist eine Methode, die keine teure Technologie oder komplexe Regulierungen erfordert, was sie für die Kleinbauern geeignet macht, die den Kontinent ernähren. Die Forscher fanden heraus, dass Züchter durch die kontinuierliche Identifizierung und Kreuzung der besten resistenten Linien Sorten entwickeln können, die sowohl Schutz gegen den Heerwurm als auch die hohen Erträge bieten, die die Landwirte benötigen. Obwohl die Arbeit noch lange nicht abgeschlossen ist, bietet die in dieser Übersicht gesammelte Evidenz eine klare Roadmap: Indem man das komplexe Verständnis der Genetik der Resistenz vertieft und in die Menschen und Einrichtungen investiert, die benötigt werden, um sie zu testen, ist es möglich, die Nahrungsmittelversorgung für Millionen zu sichern. Die Zukunft des Mais in Subsahara-Afrika hängt von diesen stetigen, methodischen Bemühungen ab, die eigenen Abwehrmechanismen der Natur in einen Schutzschild gegen einen seiner zerstörerischsten Schädlinge zu verwandeln.
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