Kerusakan pada tanaman yang disebabkan oleh persaingan dari gulma dan hama lainnya termasuk virus, bakteri, jamur, dan serangga sangat mengurangi produktivitasnya dan dalam beberapa kasus dapat menghancurkan seluruh tanaman. Saat ini, hasil panen yang dapat diandalkan diperoleh dengan menggunakan varietas tahan penyakit, praktik pengendalian hayati, dan dengan mengaplikasikan 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 tanpa penggunaan pestisida jauh melebihi nilai tersebut.
Selama kurang lebih 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 seringkali bersifat acak dan bukan eksplorasi yang ditargetkan secara spesifik. Selain itu, hasil apa pun dapat berumur pendek karena sifat patogen dan hama lainnya yang berubah seiring dengan diperkenalkannya informasi genetik baru ke dalam sistem agroekologi yang kompleks.
Contoh yang sangat baik dari efek perubahan genetik adalah sifat serbuk sari steril yang dikembangkan 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 terkait dengan jenis mitokondria tertentu. Tanpa diketahui oleh para pemulia tanaman, mitokondria ini juga membawa kerentanan terhadap racun yang diproduksi oleh jamur patogen.HelminthosporiummaydisHasilnya adalah epidemi penyakit hawar 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 membunuh serangga, jamur, atau gulma target tetapi tidak membahayakan tanaman budidaya atau lingkungan.
Pendekatan empiris telah menghasilkan keberhasilan besar dalam mengendalikan beberapa hama, khususnya gulma, penyakit jamur, dan serangga, tetapi perjuangan ini terus berlanjut, karena perubahan genetik pada hama-hama ini seringkali dapat mengembalikan virulensinya terhadap varietas tanaman yang resisten atau membuat hama tersebut resisten terhadap pestisida. Yang hilang dari siklus kerentanan dan resistensi yang tampaknya tak berujung ini adalah pemahaman yang jelas tentang organisme dan tanaman yang mereka serang. Seiring dengan meningkatnya pengetahuan tentang hama—genetika, biokimia, dan fisiologinya, inangnya, dan interaksi di antara mereka—maka akan dirancang langkah-langkah pengendalian hama yang lebih terarah dan lebih efektif.
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 resisten 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 memberikan petunjuk tentang interaksi biokimia yang terjadi antara kedua organisme dan tentang regulasi gen-gen ini pada patogen dan jaringan tanaman. Di masa depan, dimungkinkan untuk meningkatkan metode dan peluang untuk mentransfer sifat-sifat yang diinginkan untuk resistensi ke tanaman budidaya dan, sebaliknya, untuk menciptakan patogen yang akan virulen terhadap gulma atau hama arthropoda 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 perilakunya pada tahap-tahap kritis dalam siklus hidupnya.
Waktu posting: 14 April 2021