Berbagi pengetahuan, dari mana saja, dari siapa saja, untuk semua

Patogen dan Resistensi Tanaman

Virus, bakteri, dan jamur tidak hanya menyerang manusia dan hewan, tanaman pun dapat diserang oleh mikroorganisme patogen. Patogen merupakan mikroorganisme yang memiliki kemampuan untuk menempel pada suatu tanaman (inang) dan mengeksploitasi tanaman tersebut sebagai sumber makanannya. Tidak hanya mengambil makanan dari inangnya, patogen juga menginfeksi dan menimbulkan gejala penyakit pada tanaman yang menjadi inangnya.

Jika mikroorganisme patogen menyerang tanaman pangan seperti tomat, kentang, wortel, padi, ataupun jagung, hal ini bisa menjadi masalah yang besar karena dapat menyebabkan menurunnya hasil panen atau bisa terjadi gagal panen. Salah satu contoh yang bisa dijelaskan adalah Tomato Yellow Leaf Curl Virus (TYLCV), virus dari genus Begomovirus dan family Geminiviridae. Tanaman tomat (Solanum lycopersicum) sangat rentan terhadap virus yang menyebar melalui kutu kebul (Bemisia tabaci) ini. Tanaman tomat yang diserang, daunnya menguning (yellowing) dan mengerut (curly), tanamannya menjadi kerdil (stunt), bahkan ukuran buahnya menjadi kecil.

Perbandingan antara tanaman tomat yang terkena TYLCV (kiri) dengan tanaman tomat yang sehat (kanan). Tampak bahwa daun tanaman yang terkena TYLCV akan menjadi menguning dan keriting, serta kerdil.

Namun, tanaman tomat liar seperti Lycopersicum hirsutum ternyata resisten terhadap Tomato Yellow Leaf Curl Virus. Oleh karena itu, sering kali tanaman tomat liar pun dipersilangkan dengan tanaman tomat Solanum lycopersicum untuk mendapatkan tanaman tomat yang tahan terhadap virus tersebut. Dari contoh ini, kita dapat memahami bahwa tanaman memiliki respon ketahanan yang berbeda-beda terhadap serangan patogen. Patogen juga memiliki forma spesialis tertentu terhadap inangnya. Misalnya, Puccinia graminis forma spesialis tritici hanya menyerang tanaman gandum dan jelai, tetapi patogen ini tidak menyerang tanaman gandum hitam atau tanaman oat.

Sama seperti manusia, tanaman memiliki mekanisme ketahanan atau resistensi sendiri jika diserang oleh patogen. Resistensi tanaman tersebut, antara lain mengontrol:

  1. Respon inkompatibel antara tanaman inang dan patogen (disebut tanaman yang resisten)
  2. Respon kompatibel antara inang dan patogen (disebut tanaman yang rentan).
  3. Sistem kompleks ketahanan akibat kontak antara patogen dan inang, seperti :
  4. Adanya sifat-sifat struktural tanaman yang berfungsi sebagai penghalang fisik seperti lapisan lilin, kutin, suberin, lignin, polisakarida dinding sel dan glikoprotein dinding sel. Struktur penghalang ini berguna untuk menghambat atau mencegah masuk dan menyebarnya patogen di dalam sel tanaman.
  5. Respon biokimia, yang berupa reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalam sel dan jaringan tumbuhan yang menyebabkan patogen mati dan menghambat pertumbuhannya.
  6. Gen PR (Pathogenesis-Related)
  7. Reaksi ketahanan terinduksi atau resistensi buatan (proses stimulasi resistensi tanaman tanpa mengintroduksi gen-gen baru):
  8. Systemic Acquired Resistence (SAR) merupakan ketahanan terimbas atau ketahanan sistemik yang diperoleh setelah inokulasi necrotizing patogen, HR, atau aplikasi dari beberapa bahan kimia. Untuk menghadapi serangan patogen, asam salisilat dibutuhkan sebagai sinyal pada tanaman disertai dengan induksi protein yang berhubungan dengan patogenesis.
  9. Induced Systemic Resistence (ISR) merupakan ketahanan sistemik yang diperoleh oleh tanaman yang rentan yang diperoleh setelah diinduksi oleh rhizobakteria non-patogenik. Asam jasmonat dan sinyal etilena terlibat di dalam sistem ini, disertai dengan ekspresi set yang berbeda dari gen PR (Pathogenesis-Related).
  10. Ketahanan sistem genetik yang lainnya: gen resesif

Cara lain untuk memberikan ketahanan kepada tanaman adalah dengan mentransfer gen patogen yang bersifat antimikroba tertentu, di antaranya:

  1. Gen dari virus: Resistensi melalui protein, resistensi melalui RNA viral.
  2. Gen dari bakteri: Gen Cry dari Bacillus thuringensis. Gen ini dapat mengkode peptida yang dapat menghambat pertumbuhan jamur dan bakteri.
  3. Gen dari jamur: Gen yang mendegradasi jamur lain di tanah.

Gen-gen yang berasal dari patogen ini dapat disisipkan ke dalam tanaman untuk memperoleh ketahanan genetik tanaman yang baru sesuai dengan sifat gen yang dimasukkan.

Penelitian-penelitian tentang gen-gen yang resisten terhadap serangan patogen terhadap tanaman pangan masih tetap dilakukan oleh para ahli sampai sekarang. Hal ini bertujuan untuk ketahanan tanaman pangan sehingga stabilitas dan produktivitas tanaman pangan terutama padi, jagung, wortel dan yang lain masih terjaga.

Jadi, gen tanaman yang resisten terhadap patogen apakah yang telah kamu ketahui hari ini?

Bahan bacaan:

Penulis:
Siti Nur Azizah Fauziyati Rahma, alumnus program master dari Universitat Politecnica de Valencia. Kontak: snazizah.87(at)gmail(dot)com.