Breeding maize genotypes for fall armyworm (Spodoptera frugiperda Lepidoptera: Noctuidae) resistance through conventional approaches: A systematic review
Deze systematische review, die de PRISMA 2020-richtlijnen volgt, evalueert conventionele veredelingsbenaderingen voor resistentie tegen de legerworm in maïs binnen Sub-Sahara Afrika, waarbij significante vooruitgang wordt geïdentificeerd door methoden zoals recurrente selectie en terugkruising, terwijl kritieke beperkingen zoals beperkte financiering en infrastructuur worden benadrukt die moeten worden aangepakt om de voedselzekerheid van kleine boeren te waarborgen.
Oorspronkelijk artikel gelicentieerd onder CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dit is een AI-gegenereerde uitleg van het onderstaande artikel. Het is niet geschreven of goedgekeurd door de auteurs. Raadpleeg het oorspronkelijke artikel voor technische nauwkeurigheid. Lees de volledige disclaimer
In de uitgestrekte landbouwlandschappen van Sub-Sahara Afrika is maïs meer dan alleen een gewas; het is het fundament van het dagelijks leven, dat energie biedt aan miljoenen en de levensonderhoud van honderden miljoenen kleinschalige boeren ondersteunt. Voor generaties werd de stabiliteit van deze voedselvoorziening bedreigd door plagen, maar in 2016 arriveerde een nieuwe en agressieve indringer: de legerworm (fall armyworm). Dit insect, inheems in de Amerika's, verspreidde zich razendsnel over het Afrikaanse continent en is in staat om maïsbladeren weg te vreten en oogstverliezen te veroorzaken die de veertig procent kunnen overstijgen. Hoewel boeren hebben geprobeerd terug te vechten met chemische bestrijdingsmiddelen, zijn deze methoden vaak te duur, schadelijk voor het milieu en in toenemende mate ineffectief naarmate de plagen resistentie ontwikkelen. In regio's waar genetisch gemodificeerde gewassen te maken hebben met regelgevende en sociale hindernissen, ligt de meest betrouwbare weg voorwaarts in de planten zelf. Wetenschappers weten al lang dat sommige maïsvariëteiten een natuurlijk vermogen bezitten om insectenaanvallen te weerstaan, een eigenschap die bekend staat als gastheerplantresistentie. Deze resistentie is niet één enkele schakelaar die een plant in een ondoordringbare vesting verandert, maar eerder een complex, erfelijk pakket aan verdedigingsmechanismen die de plant minder aantrekkelijk of minder voedzaam maken voor de hongerige larven, waardoor de plant kan overleven en graan kan produceren, zelfs wanneer deze onder vuur ligt.
Een team onderzoekers van universiteiten in de Democratische Republiek Congo zette zich bezig met het in kaart brengen van de voortgang van het gebruik van traditionele veredelingsmethoden om deze natuurlijke verdediging te benutten. Zij hebben geen nieuwe genen uitgevonden of vertrouwden op laboratoriummodificaties; in plaats daarvan voerden zij een systematische review uit van bestaand wetenschappelijk werk om te begrijpen hoe conventionele veredeling is gebruikt om maïsvariëteiten te creëren die kunnen overleven tegen de legerworm. Door gegevens uit duizenden studies te verzamelen en te analyseren, identificeerden zij vierenveertig belangrijke rapporten die zich specifiek richtten op het veredelen van maïs voor resistentie onder tropische en subtropische omstandigheden. Hun werk bevestigt dat, hoewel de uitdaging immens is, er aanzienlijke stappen zijn gezet. De onderzoekers ontdekten dat veredelaars erin zijn geslaagd specifieke maïslijnen en populaties te identificeren die de genetische eigenschappen dragen die nodig zijn om de plaag te weerstaan. Deze resistente bronnen werden vaak ontdekt door te kijken naar maïs die al was veredeld om soortgelijke insecten te bestrijden, zoals stengelboorders, wat suggereert dat de natuur vaak overlappende oplossingen biedt voor gerelateerde problemen.
De studie onthult dat het genetische blauwdruk voor deze resistentie complex is. In tegen tegenstelling tot een eenvoudige eigenschap die door een enkel gen wordt beheerst, wordt resistentie tegen de legerworm beheerst door vele genen die samenwerken, waarvan sommige hun effecten bij elkaar optellen en andere op meer ingewikkelde manieren interageren. Vanwege deze complexiteit ontdekten de onderzoekers dat veredelaars specifieke strategieën moeten gebruiken om deze eigenschappen in hoogopbrengende variëteiten te brengen. Zij vertrouwen op gestructureerde paringsontwerpen, wat zorgvuldige plannen zijn voor het kruisen van verschillende planten om te zien welke combinaties de sterkste nakomelingen produceren. Sommige benaderingen richten zich op het geleidelijk opbouwen van resistentie over vele generaties, terwijl andere gericht zijn op het creëren van hybride variëteiten die profiteren van de vitaliteit die zichtbaar wordt wanneer twee verschillende lijnen met elkaar worden gekruist. De review benadrukt dat de meest succesvolle programma's diegene waren die deze traditionele kruisingsmethoden combineerden met een diep begrip van hoe de omgeving de verdediging van de plant beïnvloedt. Een variëteit die de plaag weerstaat op de ene locatie, kan op een andere locatie moeite hebben, afhankelijk van neerslag, temperatuur en de intensiteit van de plaag.
Ondanks deze successen is de weg vooruit niet zonder obstakels. De onderzoekers merkten op dat veel veredelingsprogramma's in Sub-Sahara Afrika worden gehinderd door een gebrek aan financiering, onvoldoende infrastructuur en een tekort aan gespecialiseerde experts. Het opzetten van gecontroleerde omgevingen om duizenden planten tegen de plaag te testen is arbeidsintensief en duur, en veel nationale programma's worstelen met het onderhouden van de faciliteiten die nodig zijn voor dit werk. Bovendien is er een zware afhankelijkheid van internationale centra voor de levering van de initiële resistente zaden, wat soms kan leiden tot variëteiten die niet perfect zijn aangepast aan lokale landbouwcondities. De studie suggereert dat hoewel het genetische potentieel bestaat, het realiseren ervan een gezamenlijke inspanning vereist om de lokale onderzoekscapaciteit te versterken en de instrumenten voor het screenen op resistentie te verbeteren.
De review concludeert dat conventionele veredeling de meest toegankelijke en duurzame strategie blijft voor het beschermen van maïs in Afrika. Het is een methode die geen dure technologie of complexe regelgeving vereist, waardoor het geschikt is voor de kleine boeren die het continent voeden. De onderzoekers vonden dat door het blijven identificeren en kruisen van de beste resistente lijnen, veredelaars variëteiten kunnen ontwikkelen die zowel bescherming bieden tegen de legerworm als de hoge opbrengsten die boeren nodig hebben. Hoewel het werk nog lang niet voltooid is, biedt het bewijs verzameld in deze review een duidelijk stappenplan: door het begrijpen van de complexe genetica van resistentie en het investeren in de mensen en faciliteiten die nodig zijn om deze te testen, is het mogelijk om de voedselvoorziening voor miljoenen te beveiligen. De toekomst van maïs in Sub-Sahara Afrika hangt af van deze gestage, methodische inspanningen om de eigen verdediging van de natuur om te zetten in een schild tegen een van haar meest destructieve plagen.
Verdrinkt u in papers in uw vakgebied?
Ontvang dagelijkse digests van de nieuwste papers die bij uw onderzoekswoorden passen — met technische samenvattingen, in uw taal.