Boeren zitten vast. Westerse maïswortelworm kan maïsvelden vernietigen - en winsten - maar populaties van de "miljard-dollar bug" reageren niet meer op insecticiden en de genetisch gemodificeerde maïshybriden die zijn ontworpen om insectenaanvallen te weerstaan. Maar misschien is er hoop. In een nieuwe studie, Onderzoekers van de Universiteit van Illinois ontdekken de genetische basis van resistentie tegen westerse maïswortelworm, de weg vrijmaken voor de ontwikkeling van niet-GM-maïshybriden die de worm kunnen weerstaan.

"Ons eerdere onderzoek toonde aan dat er geen inherente resistentie is in de elite-hybriden die door de meeste boeren in het Midwesten worden gekweekt, " zegt Martin Bohn, maïsveredelaar in het Department of Crop Sciences aan de U of I. "We willen de inheemse resistentie tegen de westelijke maïswortelworm in maïs verbeteren, zonder transgenen te gebruiken."

De werkzaamheden zijn uitgevoerd in het kader van een groot, langlopend project genaamd Germplasm Enhancement of Maize (GEM), die tot doel heeft de instrumenten die beschikbaar zijn voor maïsveredelaars te diversifiëren door gebruik te maken van de genetische bronnen van maïstoetredingen van over de hele wereld.

"Sommige van mijn collega's kijken naar lijnen die meer opleveren, sommigen kijken naar voedingskenmerken. We waren aan het screenen op insectenresistentie. Het waren er niet zo veel, maar we hebben er een paar gevonden. We moesten kijken naar lijnen uit Argentinië, Brazilië, en de Caribische eilanden om het te vinden, "zegt Bohn.

De resistente maïslijnen kunnen niet zomaar hier in de Verenigde Staten worden vrijgegeven. Voor een ding, de planten zijn enorm, langbenige reuzen vergeleken met de elite hybriden Boeren uit het Midwesten zijn gewend te groeien. Ze zijn ook aangepast aan zeer verschillende omgevingen, en zou niet op het juiste moment bloeien om redelijke opbrengsten te produceren.

Door exotische en elitelijnen te kruisen, GEM creëerde planten met een kwart van de genen van de exoten. Een aantal van deze lijnen bleef veelbelovend wat betreft hun resistentieniveau.

Maar het team wist nog steeds niet waarom de nieuwe lijnen resistent waren. "Wat is de genetische basis van resistentie? Als je dat vindt, dan kun je andere exotische materialen veel efficiënter en effectiever screenen op resistentie, met een meer gerichte aanpak, "zegt Bohn.

De onderzoekers hebben het gen voor resistentie niet gevonden - Bohn zegt dat de eigenschap waarschijnlijk te complex is om terug te komen op een enkel gen - maar de groep heeft gebieden van het genoom geïdentificeerd die lijken bij te dragen aan resistentie, met behulp van een techniek die bekend staat als QTL-mapping. Er waren enkele gemeenschappelijke thema's tussen de regio's.

"Als we kijken naar andere genen in deze regio's, een van de gemeenschappelijke noemers is de biosynthese van ascorbaat, " zegt Bohn. Met andere woorden, een mechanisme dat de resistentie tegen de westerse maïswortelworm verklaart, zou de productie van ascorbaat in de plant kunnen zijn. De ascorbaatsyntheseroute produceert vrije radicalen die voedende insecten verwonden.

De analyse leverde een andere reeks genen op die mogelijk betrokken zijn bij resistentie, maar deze is iets ingewikkelder. Wanneer de larven van de westelijke maïswortelworm zich voeden met wortels, sommige maïsplanten geven een verbinding af in de grond die nematoden oproept om de larven aan te vallen. De tweede set genen lijkt verband te houden met de productie van verbindingen die die nematoden aantrekken.

"Dit is erg belangrijk omdat planten zichzelf niet kunnen ontwortelen en ergens anders heen gaan, dus moeten ze andere mechanismen gebruiken om zichzelf te beschermen, "zegt Bohn.

De resultaten zijn een eerste stap in het introduceren van inheemse resistentiemechanismen in nieuwe elite hybriden, maar er is veel meer onderzoek nodig voordat dat gebeurt. En Bohn waarschuwt dat het niveau van inheemse resistentie gevonden in de studie niet opgewassen is tegen de kracht van transgene insect-resistente maïs, tenminste nog niet.

"Het idee is dat als je weet waar de genen met deze kleine effecten zich bevinden, misschien is het mogelijk om ze in één gemeenschappelijke genetische achtergrond te brengen. Als we deze genen kunnen accumuleren, in de loop van de tijd kunnen we het weerstandsniveau verhogen, zodat het voor boeren logisch is om ze te telen."