Bijgenaamd de "miljard-dollar kever" vanwege zijn enorme economische kosten voor telers in de Verenigde Staten elk jaar, de westelijke maïswortelworm is een van de meest verwoestende plagen waarmee boeren worden geconfronteerd.

"Ze zijn behoorlijk verraderlijk. Ze zijn in de grond aan het knagen aan de wortels en snijden de uiteinden van de wortels af - het levensbloed van maïs, " zei Bruce Tabashnik, Regents Professor en hoofd van de afdeling Entomologie van de Universiteit van Arizona. "En als ze schadelijk genoeg zijn, de maïsplanten vallen echt om."

Genetisch gemodificeerde gewassen zijn een belangrijk hulpmiddel geweest in de strijd tegen plagen zoals deze, het verhogen van de opbrengsten en het verminderen van de afhankelijkheid van landbouwers van breedwerkende insecticiden die schadelijk kunnen zijn voor mens en milieu.

Maïs is genetisch gemanipuleerd om eiwitten te produceren van de bacterie Bacillus thuringiensis, of Bt, die wortelwormlarven doden, maar niet giftig zijn voor mensen of dieren in het wild. De technologie werd in 2003 geïntroduceerd en heeft geholpen de maïswortelworm op afstand te houden, maar de plaag begint resistentie te ontwikkelen.

"Dus, nu wordt de werkzaamheid van deze technologie bedreigd en als boeren Bt-maïs zouden verliezen, de westelijke maïswortelworm zou weer een miljardenplaag worden, " zei Yves Carrière, een professor in entomologie aan het College of Agriculture and Life Sciences.

Gewasrotatie bij het verminderen van ongedierteresistentie

Carrière is hoofdauteur van een studie die zal worden gepubliceerd in PNAS die de effectiviteit van vruchtwisseling evalueerde bij het verminderen van de schade veroorzaakt door resistente maïswortelwormen. Tabashnik en collega's van de North Carolina State University, de Universiteit van Californië-Davis, McGill University en Stockholm University waren co-auteur van de studie.

Gewasrotatie, de praktijk van het telen van verschillende gewassen op hetzelfde veld gedurende de seizoenen, wordt al lang gebruikt voor ongediertebestrijding. in 2016, de U.S. Environmental Protection Agency heeft vruchtwisseling verplicht gesteld als een primair middel om de schade aan Bt-maïsvelden veroorzaakt door resistente maïswortelwormen te verminderen, maar er zijn beperkte wetenschappelijke studies geweest om de werkzaamheid van deze tactiek te ondersteunen.

Carrière en zijn team hebben deze aanpak grondig getest door zes jaar veldgegevens te analyseren van 25 gewasrapportagedistricten in Illinois, Iowa en Minnesota - drie staten die te maken hebben met enkele van de ernstigste wortelwormschade aan Bt-korenvelden.

De resultaten laten zien dat rotatie werkt. Door verschillende soorten Bt-maïs te circuleren en maïs af te wisselen met andere gewassen, boeren sterk verminderd wortelworm schade.

Met name, vruchtwisseling was effectief, zelfs in gebieden van Illinois en Iowa waar eerder was gemeld dat wortelwormresistentie tegen maïs en sojabonenrotatie was.

Volgens de studie, vruchtwisseling biedt ook verschillende andere voordelen, inclusief verhoogde opbrengst, vermindering van het gebruik van kunstmest en betere ongediertebestrijding over de hele linie.

"Boeren moeten hun Bt-gewassen diversifiëren en roteren, "Zei Carrière. "Het landschap diversifiëren en het gebruik van ongediertebestrijdingsmethoden. Geen enkele technologie is de zilveren kogel."

Een veelzijdige aanpak

Tabashnik relateert het onderzoek aan het werk van UArizona met de roze bolworm, waarin onderzoekers een managementprogramma leidden om de weerstand van de roze bolworm tegen Bt-katoen te onderdrukken.

"De sleutel tot het uitroeien van roze bolworm in de VS was het integreren van Bt-katoen met andere controletactieken, " zei Tabashnik. "We zijn erin geslaagd, overwegende dat deze vraatzuchtige invasieve plaag snel resistentie ontwikkelde tegen Bt-katoen in India, waar het genetisch gemanipuleerde gewas alleen werd gebruikt."

In samenwerking met katoentelers, Wetenschappers van UArizona hebben de werkzaamheid van Bt-katoen tegen roze bolworm ondersteund door de "vluchtelingenstrategie, " waarin niet-Bt-gewassen worden geplant in de buurt van Bt-gewassen om de overleving van gevoelige insecten mogelijk te maken. De strategie is de belangrijkste benadering geworden die wereldwijd wordt gebruikt om de aanpassing van insectenplagen aan genetisch gemanipuleerde gewassen te vertragen.

Hoewel boeren schuilplaatsen hebben gebruikt om de weerstand van de wortelworm tegen Bt-maïs te dwarsbomen, deze strategie alleen is onvoldoende gebleken tegen de plaag.

"Het afgelopen decennium is we hebben geleerd dat schuilplaatsen vaak niet voldoende zijn om weerstand te vertragen bij plagen zoals de maïswortelworm, " zei Carrière. "Het zou verstandig zijn om de beheertactieken te diversifiëren voordat dergelijke plagen resistentie ontwikkelen. Deze aanpak, zogenaamde geïntegreerde plaagbestrijding, is van vitaal belang voor het behoud van de voordelen van biotechnologie."

Terugkerend naar landbouwwortels

Op veel manieren, de studie bevestigt de traditionele landbouwkennis.

"Sinds het begin van de landbouw hebben mensen gewassen geroteerd. De nieuwe landbouwtechnologie die we ontwikkelen, kan alleen worden volgehouden als we deze in de context plaatsen van dingen die we al duizenden jaren weten, "Tabashnik zei. "Als we het gewoon naar buiten brengen en vergeten wat we hebben geleerd over het roteren van gewassen, het zal niet duren."

De auteurs benadrukken dat het verhogen van de vruchtwisseling essentieel is voor het behoud van de economische en ecologische voordelen van wortelworm-actieve Bt-maïs. Gedurende de zes jaar van de studie, het gemiddelde percentage maïs dat per staat naar andere gewassen werd geroteerd, varieerde van ongeveer 55-75%.

"Dit is een van de belangrijkste toepassingen van Bt-gewassen in de Verenigde Staten, "Zei Carrière. "Als we deze technologie kwijtraken en we weer bodeminsecticiden gaan gebruiken, het zal een grote negatieve impact hebben op het milieu."