Flavonoider fra sorghumplanter dræber efterårshærorm skadedyr på majs, kan beskytte afgrøden

Flavonoider produceret af sorghumblade har vist lovende resultater i bekæmpelsen af ​​efterårshærorms larver. Når de sprøjtes på majsblade, hæmmer sorghum-flavonoider væksten af ​​efterårshærorm og dræber ofte skadedyret, rapporterer Penn State-forskere i en ny undersøgelse.

Resultaterne af forskningen er vigtige, ifølge Surinder Chopra, professor i majsgenetik, fordi efterårshærorm er et invasivt skadedyr, som nu skader majsafgrøder rundt om i verden og begrænser udbyttet betydeligt. Han foreslår, at flavonoider kan bruges som grundlag for en ikke-toksisk skadedyrsbekæmpelsesstrategi for at beskytte majs.

Planteflavonoider er naturlige forbindelser, der ofte ses som pigmenter i nogle blomster, grøntsager og frugter. Flavonoider betragtes normalt som ikke-essentielle biprodukter af en plantes primære stofskifte, som producerer sukker og andre metabolitter, der arbejder sammen om at producere frøudbytte.

"Når du undersøger bladene og andre dele af kommercielt dyrket majs, ser du ikke længere produktionen af ​​disse flavonoider," sagde han. "Disse forbindelser var naturligt til stede på et tidspunkt, indtil vi begyndte at avle mod dem. Faktisk avlede vi ikke så meget imod dem, da vi bare mistede dem i et forsøg på at udvikle højere ydende sorter."

I to årtier har Chopras forskergruppe i College of Agricultural Sciences studeret mutante linjer af majs, der overproducerer flavonoiderne, og har udviklet nye linjer, der kombinerer flavonoid-overproduktion med andre ønskværdige egenskaber. Og hans laboratorium har taget genet, der producerer en precursorforbindelse af flavonoider i sorghum, og indsat dette gen i majs for at lave mere modstandsdygtige planter, der kan modvirke fodring af efterårshærorme og muligvis andre skadedyr.

Efterårshærormlarver er så ødelæggende, fordi de ofte lever af de yngre majsblade inde i hvirvlen, hvor de vokser, forklarede Chopra. De bliver inde i hvirvlen og sludrer, og når hvirvlen åbner sig, er de unge blade allerede ødelagt.

I undersøgelsen påviste forskerne i et tredelt eksperiment, at sorghum og majsflavonoider påvirker overlevelsen af ​​efterårshærorms larver. Deres resultater, for nylig offentliggjort i Journal of Pest Science , afslørede, at efterårshærorm-larver opdrættet i laboratoriet på en kunstig diæt suppleret med sorghum-flavonoider viste signifikant dødelighed og nedsat larvernes kropsvægt.

For at sammenligne niveauerne af efterårshærorms overlevelse og fodringsskader udviklede forskerne avlslinjer og dyrkede fire relaterede majslinjer ved Penn State's Russell E. Larson Agricultural Research Center - to genetisk modificerede linjer til at producere flavonoider, og to der ikke producerer flavonoider.

"Fodringsassays viste signifikant høj dødelighed af larver, der blev fodret på flavonoid-producerende linjer sammenlignet med ikke-flavonoid linjer eller vildtyper," sagde Chopra. "Og der blev gjort markant mindre skade på majsplanter, der producerede flavonoider, end på flavonoidfri majs."

Forskerne udtog også bladflavonoider fra visse sorghumlinjer og sprøjtede dem på blade af modtagelige majslinjer. Flavonoidekstraktet reducerede effektivt væksten og øgede dødeligheden af ​​larver af efterårshærorm, hvilket gør de modtagelige linjer modstandsdygtige over for fodring af efterårshærorm.

Penn State entomolog Gary Felton, som har samarbejdet om denne forskning med Chopra, bemærkede, at når efterårshærorme indtager flavonoider, bliver deres tarmkanal nedbrudt.

"Membranen, der beskytter larvens tarm, blev alvorligt beskadiget i larver fodret med blade af flavonoidproducerende majslinjer sammenlignet med vilde typer," sagde han. "Effektiviteten af ​​flavonoiderne som fodringsafskrækkende midler demonstrerer det miljøvenlige potentiale for håndtering af efterårshærormlarver." + Udforsk yderligere

Insektafskrækkende sorghumforbindelser kan være miljøvenlige pesticider