Kerusakan pada tanaman yang disebabkan oleh persaingan dari gulma dan hama lainnya termasuk virus, bakteri, jamur, dan serangga sangat mengganggu produktivitasnya dan dalam beberapa kasus dapat menghancurkan tanaman secara total. Saat ini, hasil panen yang dapat diandalkan diperoleh dengan menggunakan varietas yang tahan penyakit, praktik pengendalian hayati, dan dengan menggunakan pestisida untuk mengendalikan penyakit tanaman, serangga, gulma, dan hama lainnya. Pada tahun 1983, $1,3 miliar dihabiskan untuk pestisida—tidak termasuk herbisida—untuk melindungi dan membatasi kerusakan tanaman akibat penyakit tanaman, nematoda, dan serangga. Potensi kerugian tanaman jika tidak menggunakan pestisida jauh melebihi nilai tersebut.
Selama sekitar 100 tahun, pemuliaan tanaman untuk ketahanan terhadap penyakit telah menjadi komponen penting dari produktivitas pertanian di seluruh dunia. Namun, keberhasilan yang dicapai melalui pemuliaan tanaman sebagian besar bersifat empiris dan dapat bersifat sementara. Artinya, karena kurangnya informasi dasar tentang fungsi gen untuk ketahanan, penelitian sering kali bersifat acak dan bukan eksplorasi yang ditargetkan secara khusus. Selain itu, hasil apa pun dapat bersifat sementara karena sifat patogen dan hama lain yang berubah saat informasi genetik baru diperkenalkan ke dalam sistem agroekologi yang kompleks.
Contoh yang sangat baik dari pengaruh perubahan genetik adalah sifat serbuk sari steril yang dibiakkan ke dalam sebagian besar varietas jagung utama untuk membantu produksi benih hibrida. Tanaman yang mengandung sitoplasma Texas (T) mentransfer sifat steril jantan ini melalui sitoplasma; sifat ini dikaitkan dengan jenis mitokondria tertentu. Tanpa diketahui oleh para pemulia, mitokondria ini juga membawa kerentanan terhadap racun yang diproduksi oleh jamur patogen.HelminthosporiummaydisHasilnya adalah epidemi penyakit busuk daun jagung di Amerika Utara pada musim panas tahun 1970.
Metode yang digunakan dalam penemuan bahan kimia pestisida sebagian besar juga bersifat empiris. Dengan sedikit atau tanpa informasi sebelumnya tentang cara kerjanya, bahan kimia diuji untuk memilih bahan kimia yang dapat membunuh serangga, jamur, atau gulma target tetapi tidak membahayakan tanaman pangan atau lingkungan.
Pendekatan empiris telah menghasilkan keberhasilan luar biasa dalam mengendalikan beberapa hama, khususnya gulma, penyakit jamur, dan serangga, tetapi perjuangannya terus berlanjut, karena perubahan genetik pada hama ini sering kali dapat memulihkan virulensinya terhadap varietas tanaman yang resistan atau membuat hama tersebut resistan terhadap pestisida. Yang hilang dari siklus kerentanan dan resistensi yang tampaknya tak berujung ini adalah pemahaman yang jelas tentang organisme dan tanaman yang diserangnya. Seiring dengan meningkatnya pengetahuan tentang hama—genetika, biokimia, dan fisiologi hama, inangnya, dan interaksi di antara hama—tindakan pengendalian hama yang lebih terarah dan lebih efektif akan dirancang.
Bab ini mengidentifikasi beberapa pendekatan penelitian untuk pemahaman yang lebih baik tentang mekanisme biologis mendasar yang dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan patogen tanaman dan serangga. Biologi molekuler menawarkan teknik baru untuk mengisolasi dan mempelajari aksi gen. Keberadaan tanaman inang yang rentan dan resistan serta patogen virulen dan avirulen dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi dan mengisolasi gen yang mengendalikan interaksi antara inang dan patogen. Studi tentang struktur halus gen-gen ini dapat mengarah pada petunjuk tentang interaksi biokimia yang terjadi antara kedua organisme dan regulasi gen-gen ini dalam patogen dan dalam jaringan tanaman. Di masa mendatang, metode dan peluang untuk transfer sifat-sifat yang diinginkan untuk ketahanan ke tanaman pangan dapat ditingkatkan dan, sebaliknya, untuk menciptakan patogen yang akan virulen terhadap gulma atau hama artropoda tertentu. Peningkatan pemahaman tentang neurobiologi serangga dan kimia serta aksi zat-zat pengatur, seperti hormon endokrin yang mengatur metamorfosis, diapause, dan reproduksi, akan membuka jalan baru untuk mengendalikan hama serangga dengan mengganggu fisiologi dan perilaku mereka pada tahap-tahap kritis dalam siklus hidup.
Waktu posting: 14-Apr-2021