Teknik "Microneedle" : Mempercepat Deteksi Penyakit Tanaman

Para peneliti telah mengembangkan teknik baru dengan menggunakan tambalan microneedle untuk mengumpulkan DNA dari jaringan tanaman dalam satu menit. Lebih cepat dari teknik konvensional yang membutuhkan waktu berjam-jam.

Ekstraksi DNA adalah langkah pertama dalam mengidentifikasi penyakit tanaman, dan metode baru ini menjanjikan untuk pengembangan alat deteksi penyakit tanaman di tempat.

"Ketika petani mendeteksi kemungkinan penyakit tanaman di lapangan, seperti penyakit busuk daun pada kentang misalnya, mereka ingin tahu apa hasil tersebut besifat segera. Bagi petani deteksi cepat bisa menjadi penting untuk mengatasi penyakit tanaman yang biasanya menyebar dengan cepat," kata Qingshan Wei, asisten profesor dari teknik kimia dan biomolekuler di North Carolina State University dan juga salah satu penulis dalam makalah ini.

Masih menurut Wei, salah satu kendala dalam proses deteksi cepat adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk mengekstraksi DNA dari sampel tanaman. Dengan teknologi yang dikembangan para ilmuan ini, proses yang berlangsung jauh lebih cepat dan sederhana.

"Beberapa penyakit tanaman memiliki gejala daun yang mirip, seperti penyakit busuk daun yang disebabkan oleh patogen yang terkenal sebagai Phytophthora infestans, dan penyakit busuk daun Phytophthora yang disebabkan oleh saudara spesies P. nicotianae," kata Jean Ristaino, Profesor Patologi Tumbuhan di NC dan penulis makalah.

"Standar emas untuk identifikasi penyakit adalah uji molekuler. Teknik baru kami penting karena Anda tidak dapat menjalankan uji amplifikasi atau genotipe pada strain P. infestans, atau penyakit tanaman lainnya, hingga Anda mengekstraksi DNA dari sampel," Ristaino menambahkan.

Biasanya, DNA diekstraksi dari sampel tanaman menggunakan metode yang disebut ekstraksi CTAB, yang harus dilakukan di laboratorium, membutuhkan banyak peralatan, dan membutuhkan setidaknya 3 hingga 4 jam. Ekstraksi CTAB adalah proses multi-langkah yang melibatkan segala sesuatu mulai dari penggilingan jaringan hingga pelarut organik dan sentrifugal.

Sebaliknya, teknik ekstraksi DNA baru hanya melibatkan tambalan microneedle dan larutan buffer berair. Tambalan itu seukuran prangko dan terbuat dari polimer yang tidak mahal. Permukaan di satu sisi patch terdiri dari ratusan jarum yang panjangnya hanya 0,8 milimeter.

Seorang petani atau peneliti dapat menerapkan patch microneedle ke tanaman yang mereka duga berpenyakit, menahan patch di tempat selama beberapa detik, lalu lepaskan. Patch kemudian dibilas dengan larutan buffer, mencuci bahan genetik dari microneedles dan ke dalam wadah steril. Seluruh proses memakan waktu sekitar satu menit.

"Sangat menyenangkan untuk melihat aplikasi baru teknologi patch microneedle dalam pertanian dan ilmu tanaman," kata Zhen Gu, seorang profesor bioteknologi di University of California, Los Angeles yang selama ini aktif dalam mengembangkan beberapa microneedlele-sistem pemberian obat berbasis kesehatan manusia.

"Dalam pengujian eksperimental, kami menemukan bahwa teknik microneedle memang menghasilkan tingkat pengotor yang sedikit lebih tinggi dalam sampel, dibandingkan dengan CTAB," kata Wei.

"Namun, tingkat kemurnian teknik mikroneedle sebanding dengan metode laboratorium lain yang divalidasi ekstraksi DNA. Yang paling penting, kami menemukan bahwa sedikit perbedaan dalam tingkat kemurnian antara sampel microneedle dan CTAB tidak mengganggu kemampuan untuk menguji sampel dengan akurat. uji PCR atau LAMP," tambah Wei.

"Fakta bahwa microneedles mengekstraksi volume sampling yang lebih kecil tampaknya tidak menjadi masalah," kata Rajesh Paul, Ph.D. mahasiswa di NC State yang terlibat dalam penyusunan makalah. "Teknik microneedle berhasil mengekstraksi DNA patogen dari semua daun tomat terinfeksi yang dikumpulkan di lapangan dalam tes baru-baru ini," kata Paul.

"Ekstraksi DNA telah menjadi rintangan signifikan bagi pengembangan alat pengujian di tempat," kata Wei. "Kami sekarang bergerak maju dengan tujuan untuk menciptakan perangkat portabel lapangan yang terintegrasi, murah, dan dapat melakukan setiap langkah proses mulai dari mengambil sampel hingga mengidentifikasi patogen dan melaporkan hasil pengujian." nik/berbagai sumber/E-6