Bönderna har fastnat. Västerländsk majsrotmask kan förstöra majsfält - och vinster - men populationer av "miljard-dollar buggen" har slutat svara på insekticider och de genetiskt modifierade majshybriderna som är utformade för att motstå insektsattacker. Men det kan finnas hopp. I en ny studie, University of Illinois forskare avslöjar den genetiska grunden för resistens mot västerländsk majsrotmask, banar väg för utveckling av icke-GM-majshybrider som tål masken.

"Vår tidigare forskning visade att det inte finns något inneboende motstånd i elithybriderna som odlas av de flesta bönder i Mellanvästern, säger Martin Bohn, majsförädlare vid institutionen för växtvetenskap vid U of I. "Vi vill förbättra inhemsk resistens mot västerländsk majsrotmask i majs, utan att använda transgena läkemedel."

Arbetet utfördes inom ramen för ett stort, långvarigt projekt kallat Germplasm Enhancement of Maize (GEM), som syftar till att diversifiera de verktyg som är tillgängliga för majsuppfödare genom att utnyttja de genetiska resurserna från majsaccessioner från hela världen.

"Några av mina kollegor tittar på linjer som ger mer, vissa tittar på näringsegenskaper. Vi screenade för insektsresistens. Det var inte så många, men vi hittade några. Vi var tvungna att titta på linjer från Argentina, Brasilien, och de karibiska öarna för att hitta den, säger Bohn.

De resistenta majslinjerna kan inte bara släppas här i USA. För en sak, växterna är massiva, långbenta jättar jämfört med elithybriderna mellanvästerns bönder är vana vid att odla. De är också anpassade till väldigt olika miljöer, och skulle inte blomma vid rätt tidpunkt för att ge rimliga skördar.

Genom att korsa exotiska och elitära linjer, GEM skapade växter med en fjärdedel av de exotiska generna. Flera av dessa linjer förblev lovande med avseende på deras motståndsnivå.

Men teamet visste fortfarande inte varför de nya linjerna var resistenta. "Vad är den genetiska grunden för resistens? Om du hittar det, då kan du screena andra exotiska material för motstånd mycket mer effektivt och effektivt, med ett mer målinriktat tillvägagångssätt, säger Bohn.

Forskarna har inte hittat genen för resistens - Bohn säger att egenskapen sannolikt är för komplex för att den ska koka ner till en enda gen - men gruppen har identifierat regioner i genomet som verkar bidra till resistens, använder en teknik som kallas QTL-mappning. Det fanns några gemensamma teman bland regionerna.

"När vi tittar på andra gener i dessa regioner, en av de gemensamma nämnarna är askorbatbiosyntes, " säger Bohn. Med andra ord, en mekanism som förklarar resistens mot västerländsk majsrotmask kan vara tillverkningen av askorbat i växten. Syntesvägen för askorbat producerar fria radikaler som skadar matande insekter.

Analysen visade en annan uppsättning gener som kan vara involverade i resistens, men den här är lite mer komplex. När västra majsrotmasklarver livnär sig på rötter, vissa majsväxter släpper ut en förening i jorden som kallar nematoder att attackera larverna. Den andra uppsättningen gener verkar vara relaterade till tillverkningen av föreningar som attraherar dessa nematoder.

"Detta är väldigt viktigt eftersom växter inte kan rycka upp sig själva och gå någon annanstans, så de måste använda andra mekanismer för att skydda sig själva, säger Bohn.

Resultaten är ett första steg i att introducera infödda resistensmekanismer i nya elithybrider, men mycket mer forskning behövs innan det händer. Och Bohn varnar för att nivån av inhemsk resistens som hittades i studien inte matchar kraften hos transgen insektsresistent majs, åtminstone inte ännu.

"Tanken är när du vet var generna med dessa små effekter finns, kanske är det möjligt att föra dem till en gemensam genetisk bakgrund. Om vi ​​kan ackumulera dessa gener, med tiden kan vi öka motståndsnivån så att det är vettigt för bönder att odla dem."