Ang Colorado potato beetle ay isang pangunahing maninira sa Hilagang Amerika na maaaring mabawasan ang mga ani ng patatas ng 30-50% kung hindi masuri. Ang pagkontrol ay nakasalalay sa kasaysayan nang labis sa paggamit ng mga pestisidyo, ngunit ang pagkabigo ng kontrol ng kemikal laban sa beetle ng patatas ng Colorado ay naiulat para sa karamihan sa mga pangunahing klase ng mga synthetic insecticide.
mula pa noong 1980s, nalaman natin na ang Solanum chacoense, isang ligaw na species mula sa Argentina, ay lubos na lumalaban sa beetle ng patatas ng Colorado. Sinubukan ng mga breeders ng US at Canada na mag-breed ng mga variety na lumalaban sa beetle, ngunit mahirap ilipat ang malakas na paglaban na nakikita natin sa mga ligaw na kamag-anak sa mga komersyal na barayti.
Sinundan ng Michigan State University ang mga yapak ng nakaraang mga mananaliksik ng patatas at nagtatrabaho sa hamong ito gamit ang mga tool sa pagsasaliksik na na-optimize sa patatas nang higit sa isang dekada, tulad ng genomics at pag-edit ng gen. Ang pagsasama-sama ng mga tool na ito sa isang bagong diskarte sa pag-aanak na nagpapadali sa pag-aanak ng patatas ay pinapayagan kaming gumawa ng mga pagsulong na naglalagay ng mga varietang lumalaban sa beetle sa loob ng pag-unawa.
Ang mga kamag-anak na ligaw na patatas ay natural na gumagawa ng kanilang sariling mga compound na insecticidal upang mapanatili ang mga peste tulad ng beetle ng patatas ng Colorado. Ang iba't ibang mga ligaw na species ay gumagawa ng mga natatanging bersyon ng mga compound na kilala bilang glycoalkaloids. Ang ilan ay napakahusay na sanhi ng pagkamatay sa mga larvae ng bewang ng patatas ng Colorado at kapansin-pansing binawasan ang pagpapakain ng beetle ng may sapat na gulang.
Ang paggawa ng glycoalkaloid sa mga dahon ng patatas ay pinagsamantalahan para maitago ang mga gutom na beetle, ngunit ang pag-ubos ng maraming glycoalkaloids ay maaaring maging sanhi ng masamang epekto sa kalusugan sa mga tao. Para sa kadahilanang ito, si Propesor David Douches at nagtapos na mag-aaral na si Natalie Kaiser sa Michigan State University ay nagtatrabaho upang lumikha ng mga varieties ng patatas na synthesize isang malakas na glycoalkaloid na tinatawag na leptine lamang sa mga dahon ng patatas.
Sa pamamagitan ng paghahambing ng profile ng kemikal ng daan-daang mga indibidwal na patatas sa kanilang paglaban sa Colorado potato beetle sa bukid, natagpuan din ni Kaiser ang mga lagda ng kemikal na maaaring mahulaan ang pagganap ng patlang. Nangangahulugan ito na ang mga breeders ay maaaring pumili ng lumalaban na patatas na may isang simpleng pagsukat ng kemikal sa halip na magsagawa ng isang pagsubok sa patlang.
Sinubukan ng mga mananaliksik na ipakilala ang paggawa ng potent leptine glycoalkaloids sa mga patatas na patatas bago at makaranas ng maraming mga hadlang. Para sa mga nagsisimula, mayroong isang malaking bilang ng mga gen na kumokontrol sa mga uri at halaga ng glycoalkaloids na gagawa ng anumang naibigay na pagkakaiba-iba ng patatas. Ang pagkuha ng eksaktong kombinasyon ng mga gen ay mahalaga. Upang mas mahusay na subaybayan ang lahat ng mga manlalaro ng genetiko, inayos ng lab ng Douches ang buong genome ng mga ligaw na patatas na lumalaban sa beetle ng patatas ng Colorado at mga madaling kapitan ng peste. Kinilala ni Kaiser ang mga pangunahing pagbabago sa antas ng DNA sa pagitan ng mga patatas na nagpaliwanag ng mga pagkakaiba sa kanilang profile sa kemikal at pagkagusto ng beetle na potato beetle.
Ngayon alam na natin ang hanay ng mga gen na kinakailangan upang makagawa ng isang planta ng patatas na lumalaban, ang susunod na hamon ay ilipat ang lahat ng mga gen sa isang patatas na nagtatanim na may iba pang magagandang katangian, tulad ng mataas na ani at kanais-nais na hitsura ng tuber, sa pamamagitan ng pag-poll poll. Ang prosesong ito ay kumplikado sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga patatas na patatas ay mayroong apat na kopya ng bawat gene. Upang gawing mas kumplikado ang mga bagay, ang bawat isa sa apat na kopya ay maaaring maging isang magkakaibang bersyon ng gene. Mahirap tiyakin na ang lahat ng apat na kopya ng mga gen na interesado kami ay ang kanais-nais na kopya na kinakailangan para sa paglaban.
Ang isang diskarte upang mapagtagumpayan ang isyung ito ay upang gumana sa patatas na natural na mayroon lamang dalawang kopya ng bawat gene, na kilala bilang diploid patatas. Maraming kamag-anak na ligaw na patatas, kabilang ang mga uri ng lumalaban na beetle ng patatas na Colorado na gumagawa ng mga leptine, ay mga diploid. Sa pamamagitan ng polinasyon ng sarili, nakagawa ang Kaiser ng mga inbred na linya ng diploid na may malakas na paglaban sa beetle ng patatas ng Colorado. Ang mga diploid inbred na linya na ito ay nagpapasimple sa proseso ng pag-aanak sapagkat ang mga ugali ay dumarami totoo, tulad ng dalawang magulang sa isang hybrid na mais. Mas madaling masusubaybayan natin kung paano minana ang mga gen na nakakaapekto sa paglaban ng beetle dahil alam natin ang kopya ng bawat gene na ipapasa nila sa kanilang mga supling.
Nakakatuwa, ito ang mga unang linya ng inbred na napili para sa isang tukoy na katangian ng paglaban sa patatas! Tumawid kami sa mga linya na ito sa aming pinakamahusay na mga linya ng pag-aanak. Noong 2021, ipapalabas ng koponan ng MSU ang mga supling ng mga krus na ito sa bukid at titingnan upang makilala ang mga indibidwal na may mahusay na mga katangian ng tuber na sinamahan ng paglaban ng beetle. Ang pagtatrabaho sa mga linya ng inbred, maaari din nating simulan ang salansan ng paglaban ng beetle sa iba pang mga ugali, tulad ng paglaban sa sakit.
Bukod dito, sa mas simpleng sistemang genetiko na ito, ang Douches lab ay gumagamit ng mga modernong tool ng genetiko tulad ng pag-edit ng genome. Gumagamit si Kaiser ng pag-edit ng genome upang mapili nang patayin ang mga gen, alinman sa isa-isa o pagsasama-sama, upang matukoy kung kinakailangan ang mga ito para sa proteksyon ng halaman. Mahalagang tandaan na ang pamamaraang ito ay ang pagpatay ng mga gen na natural na nasa patatas at walang mga dayuhang gen na ipinakilala.
Dahil ang beetle ng patatas ng Colorado ay kilala sa mabilis na pag-overtake kahit na ang pinaka-nakakahalong pestisidyo, inirekomenda ni Douches na ipatupad ang paglaban ng halaman na ito sa isang pamamaraan ng IPM upang pahabain ang buhay ng mahalagang tool na ito.
- Si Dave Douches, Ph.D., ay isang propesor sa Kagawaran ng Halaman ng Halaman, Lupa at Mikrobial na Siyensiya ng Michigan State University. Pinamunuan niya ang MSU patatas na programa ng pag-aanak ng patatas at genetika sa loob ng higit sa 30 taon. Si Natalie Kaiser ay isang Ph.D. kandidato sa Department of Plant, Soil at Microbial Science ng MSU na nag-aaral ng pag-aanak ng patatas at genetika.