Dilema Herbivora : Bagaimana Tanaman Jagung Berjuang Melawan Serangan Simultan

Tanaman Jagung Mungkin Menghadapi Tarik-Ulur Metabolis Saat Membela Diri dari Serangan Kutu Daun dan Ulat

Kutu daun memakan daun jagung yang sebelumnya telah digigit oleh ulat. (Foto oleh Meena Haribal)

Sebuah studi terbaru oleh kelompok Profesor Georg Jander di Boyce Thompson Institute (BTI), menemukan bahwa tanaman jagung dapat membuat tarik-ulur yang serius saat membela diri dari serangan beberapa jenis serangga. Beberapa varietas jagung membuat dirinya lebih rentan terhadap kutu daun setelah menghasilkan senyawa pertahanan terhadap ulat yang menggigit. Hasil-hasil tersebut, yang muncul dalam jurnal Molecular Ecology, dapat mengarah pada pengembangan tanaman jagung yang secara alami lebih tahan dari serangga tertentu.

“Ini seperti dilema metabolik,” kata Vered Tzin, sang penulis pertama dan ilmuwan postdoctoral di laboratorium Jander. “Ketika ulat memakan, ada perubahan dalam jalur metabolisme yang membuat senyawa pertahanan kimia yang melindungi tanaman dari ulat. Tetapi ketika kita mempelajari kutu daun, tampaknya seperti senyawa  sama jugalah yang membuat tanaman tahan ulat memiliki potensi untuk membuat mereka rawan kutu.”

Tanaman jagung menghadapi serangan serangga herbivora yang berbeda-beda yang menggigit/mengunyah daun, menusuk dan menghisap getah atau cairan sel tumbuhan , melubangi batang atau merusak akar. Para peneliti memperkirakan bahwa serangga merusak 6-19 persen dari tanaman jagung dunia setiap tahun, sementara juga menyebarkan bakteri dan virus di antara tanaman- tanaman.

Untuk mempertahankan diri dari serangan ini, tanaman jagung memiliki baik mekanisme pertahanan fisik maupun kimia. Untuk menangkal kutu daun, tanaman membuat callose, karbohidrat yang dapat menutup bukaan antara sel-sel dan menghentikan kutu daun mengisap getah jaringan melalui mulutnya yang seperti jarum. Pembentukan callose dipicu oleh senyawa pertahanan yang disebut DIMBOA. Pada saat ulat menyerang, tanaman menghasilkan senyawa yang disebut MBOA. Senyawa ini menghalangi ulat untuk memakan tanaman tersebut. Baik MBOA maupun DIMBOA berada pada jalur metabolik yang sama dan berasal dari molekul yang disebut benzoxazinoid.

Karena kedua senyawa pertahanan tersebut berasal dari molekul induk yang sama, para peneliti menduga bahwa dimakannya tanaman oleh satu kelompok serangga, seperti ulat pengunyah, mungkin mempengaruhi kemampuan tanaman tersebut untuk melawan kelompok serangga lain, seperti kutu daun.

Untuk menguji ide ini, para peneliti menumbuhkan bibit jagung dari varietas yang umum, yang disebut B73, dan mengumpankan beberapa darinya kepada ulat. Mereka kemudian menumbuhkan bibit-bibit tersebut bersama dengan kutu daun dan menghitung jumlah anakan yang dihasilkan kutu daun pada tanaman murni, artinya yang belum dikunyah ulat, yang dibandingkan dengan tanaman yang sebelumnya sudah dikunyah ulat. Kutu daun secara konsisten menghasilkan lebih banyak anakan pada jagung yang sebelumnya telah digigit oleh ulat.

Tapi, ketika para peneliti tersebut menguji varietas jagung lainnya, hasil individual akan bervariasi. Mereka mengulangi percobaan dengan 17 baris yang berbeda dari jagung dari seluruh dunia. Seperti B73, beberapa varietas mendukung lebih banyak anakan kutu daun setelah tanaman dimakan ulat, sementara pada varietas lain mengurangi jumlah anakan kutu daun atau tidak berpengaruh.

Variasi yang mereka melihat kemungkinan karena sejarah evolusi yang berbeda-beda dari varietas jagung. Kutu daun cenderung lebih umum di daerah beriklim sedang, seperti Midwest, di mana mereka menyebarkan virus kerdil kuning barley dan virus kerdil kuning sereal, sedangkan ulat adalah masalah yang lebih besar di daerah tropis. Varietas yang berbeda mungkin muncul dari program pemuliaan yang bertujuan untuk melawan ancaman yang dihadapi jagung di lingkungan yang berbeda-beda.

Untuk mengidentifikasi gen yang mungkin memainkan peran dalam interaksi ini, para peneliti membiakkan tanaman B73 dengan varietas lain yang disebut Ky21, yang memiliki anak kutu yang lebih sedikit setelah dimakan ulat. Dengan menggunakan pendekatan genetik, mereka mengidentifikasi tiga daerah genom, pada kromosom 1, 7 dan 10, yang tampaknya memiliki dampak yang signifikan pada kerentanan tanaman jagung terhadap kutu. Dengan pemuliaan untuk variasi genetik tertentu yang secara alami mengurangi kerusakan oleh ulat dan kutu, para ilmuwan dapat mengembangkan varietas tanaman baru yang akan membutuhkan aplikasi pestisida yang lebih sedikit. Di masa depan, kelompok Jander berencana untuk menggunakan pendekatan yang sama untuk melihat bagaimana tanaman jagung menanggapi serangan simultan dari jenis-jenis serangga dan hama yang menyerang jaringan tanaman yang berbeda. “Kita bisa menggunakan pendekatan genetik untuk mengajukan pertanyaan-pertanyaan ekologis dan mencoba untuk memahami bagaimana tanaman merespon dua organisme,” kata Tzin, sambilmenunjukkan bahwa sebagian besar penelitian yang berfokus pada tanaman-serangga adalah penelitian mengenai respon tanaman terhadap satu jenis serangga pada suatu waktu. “Kita harus menggunakan alat-alat genetik yang lebih banyak untuk menjawab pertanyaan-pertanyaan ekologis.”

Sumber:
The herbivores dilemma

This entry was posted in Berita Pertanian and tagged , , , , , , , , , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *