Flavonoider som produceras av sorghumblad har visat lovande resultat när det gäller att bekämpa larver av fallarmémask. När de sprayas på majslöven hämmar durraflavonoider tillväxten av höstarmmask och dödar ofta skadedjuret, rapporterar forskare från Penn State i en ny studie.

Resultaten av forskningen är viktiga, enligt Surinder Chopra, professor i majsgenetik, eftersom höstarmmask är en invasiv skadeinsekt som nu skadar majsgrödor runt om i världen, vilket avsevärt begränsar skördarna. Han föreslår att flavonoider skulle kunna användas som grund för en giftfri skadedjursstrategi för att skydda majs.

Växtflavonoider är naturliga föreningar som ofta ses som pigment i vissa blommor, grönsaker och frukter. Flavonoider anses normalt vara oväsentliga biprodukter av en växts primära metabolism, som producerar socker och andra metaboliter som samverkar för att producera fröavkastning.

"När du undersöker bladen och andra delar av kommersiellt odlad majs, ser du inte produktionen av dessa flavonoider längre," sa han. "Dessa föreningar var naturligt närvarande vid ett tillfälle tills vi började odla mot dem. Faktiskt så avlade vi inte mot dem så mycket som vi bara tappade dem för att försöka utveckla sorter med högre avkastning."

I två decennier har Chopras forskargrupp vid College of Agricultural Sciences studerat muterade majslinjer som överproducerar flavonoiderna och har utvecklat nya linjer som kombinerar flavonoidöverproduktion med andra önskvärda egenskaper. Och hans labb har tagit genen som producerar en prekursorförening av flavonoider i sorghum och infogat denna gen i majs för att göra mer motståndskraftiga växter som kan avskräcka näring av höstarmémaskar och möjligen andra skadedjur.

Höstarmmasklarver är så destruktiva eftersom de ofta livnär sig på de yngre majslöven inuti virveln där de växer, förklarade Chopra. De stannar inne i virveln och slukar, och när virveln öppnar sig är de unga löven redan förstörda.

I studien visade forskarna i ett tredelat experiment att durra och majsflavonoider påverkar överlevnaden för larver från höstarmmaskar. Deras resultat, nyligen publicerade i Journal of Pest Science , avslöjade att höstarmémasklarver uppfödda i labbet på en konstgjord diet kompletterad med sorghumflavonoider visade betydande dödlighet och minskad larverkroppsvikt.

För att jämföra nivåerna av överlevnad och matningsskador på hösten, utvecklade forskarna avelslinjer och odlade fyra relaterade majslinjer vid Penn State Russell E. Larson Agricultural Research Center – två genetiskt modifierade linjer för att producera flavonoider, och två som inte producerar flavonoider.

"Matningsanalyserna visade signifikant hög dödlighet av larver som matades på flavonoidproducerande linjer jämfört med icke-flavonoidlinjer eller vilda typer," sa Chopra. "Och betydligt mindre skada gjordes på majsväxter som producerade flavonoider än på flavonoidfri majs."

Forskarna extraherade också bladflavonoider från vissa sorghumlinjer och sprayade dem på blad av mottagliga majslinjer. Flavonoidextraktet minskade effektivt tillväxten och ökade dödligheten hos larver från höstarmmaskar, vilket gör de mottagliga linjerna resistenta mot utfodring av fallarmmasklarver.

Penn State entomolog Gary Felton, som har samarbetat i denna forskning med Chopra, noterade att när höstens armémaskar får i sig flavonoider, försämras deras tarmkanal.

"Membranet som skyddar larvens tarm skadades allvarligt i larver som matades på blad från flavonoidproducerande majslinjer, jämfört med vilda typer", sa han. "Flavonoidernas effektivitet som avskräckande ämnen visar den miljövänliga potentialen för hanteringen av larver från fallarmémask." + Utforska vidare

Insektsavskräckande sorghumföreningar kan vara miljövänliga bekämpningsmedel