trubus.id
Adaptasi Genetik Lokal Bantu Tanaman Sorgum Bersembunyi dari Parasit Striga

Adaptasi Genetik Lokal Bantu Tanaman Sorgum Bersembunyi dari Parasit Striga

Syahroni - Sabtu, 15 Feb 2020 06:00 WIB

Trubus.id -- Tanaman sorgum di daerah di mana striga parasit pertanian (juga dikenal sebagai witchweed), lebih umum memiliki adaptasi genetik untuk membantu mereka melawan parasit, menurut penelitian baru yang dipimpin oleh ilmuwan dari  Pennsylvania State University (Penn State). 

Perubahan pada gen LGS1 mempengaruhi beberapa hormon tanaman, membuat parasit lebih sulit ditemukan di tanah, setidaknya di beberapa daerah. Namun, perubahan dapat terjadi dengan biaya, yang mempengaruhi sistem terkait fotosintesis dan mungkin pertumbuhan. Studi baru oleh tim peneliti internasional ini diterbitkan secara online 11 Februari 2020, dalam jurnal Prosiding National Academy of Sciences dan pada akhirnya dapat menginformasikan strategi untuk mengelola parasit.

Witchweed adalah salah satu ancaman terbesar bagi ketahanan pangan di Afrika, menyebabkan kerugian panen miliaran dolar setiap tahun. Ini memiliki berbagai inang, termasuk sorgum, tanaman sereal terpenting kelima di dunia.

"Kami ingin tahu apakah tanaman sorgum di daerah dengan prevalensi parasit tinggi diadaptasi secara lokal dengan memiliki mutasi LGS1," kata Jesse Lasky, asisten profesor biologi di Penn State dan penulis senior makalah itu. 

"Kita sering berpikir tentang adaptasi lokal tanaman pertanian sehubungan dengan faktor-faktor seperti suhu, kekeringan, atau salinitas. Misalnya, jika tanaman di daerah kering secara lokal diadaptasi untuk memiliki gen yang terkait dengan toleransi kekeringan, kita dapat berpotensi membiakkan tanaman dengan gen-gen yang tahan terhadap kekeringan. Kami ingin tahu apakah Anda bisa melihat adaptasi lokal semacam ini pada sesuatu yang biotik, seperti parasit." tambahnya.

Para peneliti memodelkan prevalensi Witchweed di Afrika dan membandingkan keberadaan mutasi LGS1 yang diperkirakan memberi perlawanan pada sorgum. Mereka menemukan bahwa mutasi ini lebih umum di daerah dengan prevalensi parasit tinggi, menunjukkan bahwa tanaman sorgum di daerah tersebut dapat disesuaikan secara lokal untuk menghadapi parasit.

"Mutasi LGS1 tersebar luas di seluruh Afrika di mana parasit paling umum, yang menunjukkan mereka menguntungkan," kata Emily Bellis, peneliti postdoctoral di Penn State pada saat penelitian dan penulis pertama makalah tersebut. Bellis saat ini adalah asisten profesor bioinformatika di Arkansas State University. 
"Tapi mutasi ini tidak terlalu umum, dan hampir tidak ada di luar daerah rawan parasit. Ini menunjukkan bahwa mungkin ada biaya, atau pertukaran, untuk memiliki mutasi ini." terangnya lagi.

Untuk lebih memahami efek mutasi LGS1, anggota tim peneliti di Corteva Agriscience menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR-Cas9 untuk mereplikasi mutasi di laboratorium. Hilangnya fungsi LGS1 tampaknya memberikan perlawanan terhadap Witchweed dalam percobaan mereka, karena parasit memiliki tingkat perkecambahan yang rendah atau bahkan nol, menunjukkan parasit tidak berhasil menemukan tanaman untuk diperbanyak. Tetapi parasit yang dikumpulkan dari lokasi geografis yang berbeda di Afrika terpengaruh dengan cara yang berbeda.

"Perkecambahan parasit dari suatu populasi di Afrika Barat secara efektif ditutup dalam kondisi kaya nutrisi dan miskin nutrisi, tetapi kami masih melihat perkecambahan hingga sekitar 10% untuk populasi di Afrika Timur ketika nutrisi terbatas," kata Bellis. 

"Itu benar-benar perbaikan, tetapi bisa ada ribuan parasit di tanah, sehingga perkecambahan 10% pun bisa menjadi masalah, terutama di pertanian rakyat di mana tanaman ini sebagian besar ditanam." tambahnya.

Mutasi LGS1 diketahui mempengaruhi hormon strigolakton yang dilepaskan oleh sorgum dari akarnya. Karena parasit menggunakan hormon ini untuk menemukan sorgum, mengubah hormon membuat sebagian besar tanaman tidak terlihat oleh parasit. Tetapi strigolakton juga penting untuk komunikasi dengan jamur mikoriza, yang memainkan peran penting dalam perolehan nutrisi tanaman. 

Studi baru menemukan bahwa hilangnya fungsi LGS1 di pabrik yang dimodifikasi juga mempengaruhi sistem yang terkait dengan fotosintesis dan secara halus mempengaruhi pertumbuhan.

"Mungkin tanaman dengan mutasi LGS1 lebih baik dalam bersembunyi dari parasit, tetapi kurang produktif. Pertukaran potensial ini mungkin menjelaskan prevalensi yang relatif rendah dari mutasi ini di sorgum di seluruh Afrika." kata Lasky. "

Para peneliti juga mengidentifikasi beberapa mutasi pada gen lain yang terkait dengan prevalensi parasit, yang mungkin mencerminkan adaptasi lokal. Para peneliti berencana untuk menyelidiki gen-gen ini - beberapa di antaranya terlibat dalam penguatan dinding sel, untuk melihat apakah mereka juga dapat memberikan perlawanan terhadap parasit.

"Kami akhirnya ingin melihat tanaman inang striga penting lainnya di Afrika untuk mengajukan pertanyaan serupa," kata Lasky. "Jika kita memang melihat adaptasi lokal terhadap parasit dan menemukan gen yang memberikan perlawanan dengan sedikit pengorbanan, kita mungkin dapat memanfaatkan itu dari perspektif manajemen." tandasnya. [RN]

Editor : Syahroni

Berita Terkait

25 Feb 2020
25 Feb 2020
25 Feb 2020

Baca Juga

Berita Lainnya