Peradaban seperti yang dikenal saat ini tidak bisa berkembang, juga tidak dapat bertahan hidup, tanpa pasokan makanan yang cukup. - Norman Borlaug

Kebanyakan orang belum pernah mendengarnya Norman Borlaug. Dia sejauh ini adalah satu-satunya ilmuwan pertanian yang pernah memenangkan Hadiah Nobel Perdamaian. Karyanya dalam pengembangan tanaman sereal dengan hasil tinggi dan tahan penyakit menyelamatkan lebih dari satu miliar (ya, milyar) orang dari kelaparan.

Meskipun dia mengucapkan kata-kata ini hampir 50 bertahun-tahun yang lalu, pesannya tidak bisa lebih relevan hari ini. Kita hidup di dunia yang diharapkan bisa melebihi sembilan miliar orang sekitar 2050, dan saat ini, beberapa 800 juta orang Tidak memiliki cukup makanan untuk hidup sehat dan aktif.

Proyek-proyek Organisasi Pangan dan Pertanian PBB bahwa kita perlu meningkatkan produksi pangan minimal 70% untuk mengakomodasi lonjakan pertumbuhan populasi ini. Ini adalah tugas yang menakutkan, yang membuat lebih sulit lagi dengan fakta bahwa hampir 20% dari panen global kalah penyakit tanaman. Salah satu cara paling efisien untuk memerangi penyakit ini adalah melalui pengendalian kimia - penerapan pestisida. Namun, patogen dapat dengan cepat mengembangkan resistensi terhadap pestisida, yang kemudian memerlukan penggunaan yang lebih tinggi untuk mempertahankan produksi. Ada juga lingkungan dan kesehatan terkait dengan penerapan bahan kimia beracun secara potensial ke sawah.

permintaan mendesak untuk metode yang lebih aman dan lebih berkelanjutan perlindungan tanaman. Di situlah kami, yang patologi tanaman, langkah. Seorang ahli patologi tanaman mengkhususkan diri dalam kesehatan tanaman dengan cara yang sama dokter spesialisasi dalam kesehatan manusia, dan kami bekerja tanpa lelah untuk melindungi pasokan makanan kita.

Daerah penelitian baru dalam perang melawan patogen berfokus pada peningkatan sistem kekebalan alami tanaman. Jika tanaman bisa melawan infeksi sendiri, kita bisa mengurangi jumlah pestisida yang dibutuhkan. Serupa dengan bagaimana anak-anak divaksinasi untuk melindungi terhadap penyakit di masa depan, ahli patologi tanaman menggunakan metodologi yang sama untuk "mengimunisasi" tanaman melawan patogen, dengan tujuan untuk memperkuat pertahanan kekebalan tubuh mereka terhadap penyerang. Metode sistem kekebalan tanaman priming ini bisa menjadi cara yang aman dan efektif untuk menyelamatkan beberapa panen global yang saat ini terserang penyakit.

Seorang spesialis singkong memeriksa tanaman yang sakit di Thailand timur laut. CIAT, CC BY-SA

Memahami Sistem Kekebalan Tubuh

Tanaman secara alami terpapar berbagai mikroba patogen, seperti bakteri, jamur dan virus. Berbeda dengan manusia, yang memiliki kemampuan untuk secara fisik menghindari infeksi, tanaman tidak bergerak. Oleh karena itu, setiap sel di pabrik harus mempertahankan diri dari serangan. Tanaman memiliki sistem kekebalan multi level yang membantu mereka melawan mikroorganisme ini. Ia bekerja dengan cara yang sangat mirip dengan sistem kekebalan tubuh manusia.

Tanaman mendeteksi patogen dengan mengenali "pola" mikroba. Ini adalah karakteristik unik dari jenis mikroba (anggap bakteri flagella) yang telah dikembangkan tanamannya sebagai "non-self." Kita dapat menyamakan kemampuan ini dengan pengenalan antigen oleh tubuh manusia, yang menginduksi respon imun. Sayangnya, patogen terus berkembang untuk menghindari pengakuan, biasanya dengan melindungi atau menyamarkan pola ini. Kemampuan ini memungkinkan mereka untuk menjajah sel tanaman sebelum dapat meningkatkan respon imun yang efektif.

Pertahanan Pertahanan Seperti Vaksinasi

Salah satu tujuan penelitian utama kami adalah memanfaatkan pola ini untuk menjadi primadona menanamkan sistem kekebalan tubuh, Menciptakan perlindungan ditingkatkan terhadap mikroba patogen, sebagai pengganti metode pengendalian kimia tradisional.

Prinsip "pertahanan priming"Sangat mirip dengan bagaimana kita mengembangkan vaksin untuk mengobati penyakit manusia. Vaksin bekerja dengan bertindak sebagai penipu patogen. Ini meniru sistem kekebalan tubuh karena mengira diserang, yang merangsang respons pertahanan, seperti produksi antibodi. Ini menciptakan memori pertahanan, yang memungkinkan sistem kekebalan tubuh mengingat patogen tertentu jika tubuh menemukannya di masa depan. Ini kemudian dapat merespon dengan cepat dan kuat, berkat memori prima dari vaksin.

Kita bisa menerapkan prinsip yang sama ini pada hubungan patogen tanaman. Misalnya, setelah kita mengidentifikasi pola minat patogen, kita bekerja untuk mengisolasi dan menyucikannya. Langkah ini seperti membuat vaksin. Kita kemudian dapat menginokulasi tanaman dengan pola yang dimurnikan - misalnya dengan menyuntikkannya ke batang atau daun dengan semprit. Tujuannya adalah untuk merangsang respon kekebalan alami tanaman, menghasilkan respon pertahanan yang lebih cepat dan / atau kuat pada saat tanaman menemukan patogen tersebut.

{youtube}QrNOHKjA2q4{/youtube}

Kami pada dasarnya memastikan bahwa tanaman disiapkan untuk pertempuran sebelum serangan musuh. Tanaman prima menampilkan ditingkatkan toleransi terhadap infeksi, yang sering ditandai dengan gejala yang lebih sedikit dan populasi patogen berkurang dalam pabrik. Meskipun tanaman prima belum dilaksanakan secara besar-besaran di bidang pertanian komersial, para ilmuwan secara aktif melakukan penelitian tentang penggunaan pertahanan di kedua rumah kaca dan lapangan pengaturan untuk perlindungan terhadap bakteri, virus dan jamur.

Penelitian saya sendiri berfokus terutama pada penggunaan pertahanan priming untuk perlindungan terhadap patogen bakteri yang disebut Xylella fastidiosa yang mempengaruhi anggur multi-dolar, meja dan industri anggur kismis. Ini menyebabkan penyakit Pierce, yang merugikan negara bagian California lebih dari US $ 100 juta per tahun dalam biaya kehilangan tanaman dan upaya untuk mengobatinya. Saat ini belum ada obat untuk penyakit yang disebabkan oleh patogen tanaman ini, namun tujuan kami adalah memanfaatkan pertahanan priming untuk menundukkannya.

Tanaman juga sakit! Batang jamur karat pada gandum. Yue Jin, Agricultural Research Service

Potensi Pertanian Komersial

Berbeda dengan sistem kekebalan tubuh manusia, di mana respons pertahanan spesifik untuk kuman tertentu, efek dari priming pada tanaman bersifat luas, melindungi tanaman terhadap berbagai macam penyakit dan hama serangga.

Manfaat utama lain dari permainan pertahanan adalah bahwa tidak ada sedikit penurunan pada kebugaran tanaman - tanaman masih tumbuh dan bereproduksi secara normal. Ini adalah keuntungan penting dalam pertanian komersial, di mana kesuksesan bergantung pada hasil panen tinggi.

Selanjutnya, keadaan prima ini tahan lama dan bisa dipertahankan lama setelah stimulus awal. Penelitian saat ini juga menunjukkan bahwa tanaman dapat meneruskan memori pertahanan ini kepada keturunan mereka, menyediakannya perlindungan multigenerasi tanpa modifikasi genetis apapun.

Diperlukan penelitian lebih lanjut untuk memperbaiki pemahaman kita tentang mekanisme molekuler di balik fenomena ini, namun pembelaan pertahanan tampaknya akan menjadi alat yang berharga dan menjanjikan di masa depan pertanian berkelanjutan.

Tentang Penulis

Jeannette Rapicavoli adalah PhD Candidate di Patologi Tanaman di University of California, Riverside. Penelitian saya berfokus pada dasar molekuler dari interaksi inang-patogen tanaman bakteri patogen yang berada di xilem, atau jaringan air-melakukan sistem vaskular tanaman. Secara khusus, saya bekerja dengan bakteri patogen yang menyebabkan penyakit yang parah di selentingan dan jeruk, antara host tanaman ekonomis penting lainnya. Saat ini, penelitian saya telah menyoroti peran bakteri polisakarida permukaan sel sebagai Elisitor tanaman sistem kekebalan tubuh bawaan.

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait:

at

Terimakasih telah berkunjung InnerSelf.com, dimana ada 20,000 + artikel yang mengubah hidup yang mempromosikan "Sikap Baru dan Kemungkinan Baru". Semua artikel diterjemahkan ke dalam 30+ bahasa. Berlangganan ke Majalah InnerSelf, diterbitkan mingguan, dan Inspirasi Harian Marie T Russell. Innerself Majalah telah diterbitkan sejak tahun 1985.