Identifikasi Fungsi Evolusi untuk Mengurangi Pestisida

Meski pestisida merupakan bagian standar dari produksi tanaman, saat ini para peneliti percaya penggunaan pestisida dapat dikurangi dengan mengambil isyarat dari tanaman liar. Sebuah tim ilmuwan baru-baru ini berhasil mengidentifikasi fungsi evolusi pada tanaman tomat liar yang dapat digunakan oleh para pemulia tanaman modern untuk membuat tomat tahan hama.

Penelitian yang dipublikasikan di Science Advances, melacak evolusi gen spesifik yang menghasilkan senyawa lengket di ujung trikoma, atau rambut, pada tanaman Solanum pennellii yang ditemukan di gurun Atacama di Peru. Gen ini bertindak sebagai penolak serangga alami untuk melindungi tanaman dan membantu memastikan tanaman tomat bertahan hidup untuk bereproduksi.

"Kami mengidentifikasi gen yang ada di tanaman liar ini, tetapi tidak pada tomat yang dibudidayakan," kata Rob Last, profesor biokimia tanaman di Michigan State University. "Enzim seperti invertase menciptakan senyawa insektisida yang tidak ditemukan dalam tomat varietas kebun. Sifat defensif ini dapat dibiakkan menjadi tanaman modern," tambah Last.

Dijelaskan Last, bahwa tomat yang dibudidayakan secara modern menghasilkan lebih sedikit senyawa dari yang ditemukan pada tanaman liar. Karena tidak mengetahui fungsi adaptifnya - pemulia akhirnya menghilangkan sifat yang tidak diinginkan. Seperti sifat lengket ini salah satunya.

Bryan Leong, mahasiswa pascasarjana biologi tanaman dan penulis utama pada karya ilmiah ini, tertarik pada bagaimana tanaman liar berevolusi menjadi tahan serangga. "Kami ingin membuat tomat kami saat ini beradaptasi dengan stres seperti tomat liar ini, tetapi kami hanya dapat melakukannya dengan memahami sifat-sifat yang membuatnya tahan," kata Leong.

"Kami menggunakan evolusi untuk mengajari kami bagaimana menjadi pemulia dan ahli biologi yang lebih baik. Misalnya, bagaimana kita dapat meningkatkan hasil panen dengan menciptakan tanaman tahan hama dan menghilangkan kebutuhan untuk menyemprot ladang dengan insektisida?"

Kemajuan teknologi memungkinkan tim untuk menerapkan pendekatan genetik dan genom, termasuk teknologi pengeditan gen CRISPR, ke tanaman tomat liar untuk menemukan fungsi gen, metabolit, dan jalur spesifik. Dengan menggunakan teknik baru ini, tim mengidentifikasi enzim seperti invertase yang spesifik untuk sel di ujung rambut yang lengket.

Invertases mengatur banyak aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Dalam tomat liar, enzim berevolusi untuk memfasilitasi produksi senyawa insektisida baru.

"Ini adalah perlombaan dari waktu evolusi antara yang dikonsumsi dan konsumen," kata Leong. Serangga diuntungkan dengan memakan tanaman. Namun, evolusi lebih menyukai tanaman yang menghasilkan lebih banyak benih dan meneruskan gen mereka ke generasi lain. "Kami berharap dapat mengambil pelajaran defensif yang telah dipelajari tanaman dan menerapkannya pada tanaman yang ada," kata Leong.

Penemuan ini merupakan langkah menuju pemahaman resistensi serangga alami tanaman Solanum pennellii, sehingga memungkinkan pengenalan sifat ini menjadi tomat yang dibudidayakan menggunakan praktik pemuliaan tradisional.

"Tanaman adalah pabrik biokimia menakjubkan yang membuat banyak senyawa yang tidak biasa dengan sifat pelindung, obat, dan sifat-sifat penting lainnya secara ekonomi," kata Cliff Weil, direktur program di National Science Foundation, yang mendanai penelitian ini.

nik/berbagai sumber/E-6