Болезни растений представляют серьезную угрозу для глобальной продовольственной безопасности, особенно в развивающихся странах, где миллионы людей зависят от потребления того, что они собирают.
В странах Африки к югу от Сахары одна болезнь растений, в частности, смертельный некроз кукурузы, уничтожает одну из самых популярных сельскохозяйственных культур в регионе для производства продуктов питания, кормов и доходов. Но понять его биологию, чтобы справиться с болезнью, сложно, потому что болезнь возникает из-за взаимодействия двух вирусов, и здесь в игру вступает математика.
Группа исследователей из Национального института математического и биологического синтеза использовала математическое моделирование, чтобы лучше понять динамику заболевания и способы его лечения. Результаты их исследования, опубликованные в этом месяце в журнале Phytopathology, могут не только помочь улучшить наше понимание летального некроза кукурузы, но также могут помочь в управлении и контроле других разрушительных болезней растений, вызванных комбинациями патогенов.
Исследование посвящено летальному некрозу кукурузы в Кении, где потери урожая особенно высоки. Зараженные растения кукурузы преждевременно погибают или часто остаются бесплодными, что резко снижает урожайность. Большая часть национального предложения кукурузы поступает от малых и средних ферм, которые менее способны противостоять угрозам своему производству продуктов питания, чем крупные фермы, богатые ресурсами.
Исследование показало, что сочетание севооборота, борьбы с насекомыми и использования покупных семян, не содержащих вирусов, обеспечивает наилучшую борьбу с болезнями, но такая стратегия управления обычно доступна только крупным коммерческим фермам по выращиванию кукурузы, располагающим достаточными ресурсами. агрохимикаты и покупные семена.
Фермеры с ограниченными ресурсами, с небольшими участками, которые в основном полагаются на севооборот и удаление больных растений, могут добиться лишь более ограниченного контроля, как показало исследование.
Для обоих типов фермеров потребуется синхронизированное управление большими площадями, чтобы обеспечить долгосрочный и устойчивый контроль.
Результаты подчеркивают ценность математического моделирования для информирования о лечении возникающих заболеваний, особенно когда эпидемиологическая информация скудна.
Математическое моделирование может сыграть важную роль в объединении имеющейся биологической информации с разумными предположениями о том, чего не хватает, чтобы дать хотя бы первое представление о потенциальной эффективности вариантов борьбы с болезнями. Моделирование также может указать и помочь расставить приоритеты некоторые ключевые исследовательские вопросы, которые необходимо решить при поиске долгосрочных устойчивых вариантов контроля», - пишут авторы.
«Структура моделирования потенциально информативна для других систем земледелия, в которых коинфекция имеет разрушительные последствия», - написали они.
Исследование стало результатом усилий рабочей группы NIMBioS по многомасштабным векторным вирусам растений, в которую входили математики, экологи, фитопатологи и эволюционные биологи, которые в течение нескольких лет встречались для разработки новых математических методов изучения растений. патология. Рабочая группа была создана после исследовательского семинара NIMBioS по векторным вирусам растений, состоявшегося в марте 2014 года.