Kerusakan pada tanaman yang disebabkan oleh persaingan dengan gulma dan hama lain termasuk virus, bakteri, jamur, dan serangga sangat mengganggu produktivitasnya dan dalam beberapa kasus dapat merusak tanaman secara total.Saat ini, hasil panen yang dapat diandalkan diperoleh dengan menggunakan varietas tahan penyakit, praktik pengendalian biologis, 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 panen akibat tidak adanya penggunaan pestisida jauh melebihi nilai tersebut.
Selama sekitar 100 tahun, pemuliaan untuk ketahanan terhadap penyakit telah menjadi komponen penting 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 terhadap resistensi, penelitian seringkali dilakukan secara acak dan bukan eksplorasi yang ditargetkan secara spesifik.Selain itu, hasil apa pun dapat berumur pendek karena perubahan sifat patogen dan hama lainnya seiring dengan masuknya informasi genetik baru ke dalam sistem agroekologi yang kompleks.
Contoh yang sangat baik dari dampak perubahan genetik adalah sifat serbuk sari steril yang dibiakkan pada sebagian besar varietas jagung utama untuk membantu produksi benih hibrida.Tanaman yang mengandung sitoplasma Texas (T) mentransfer sifat steril jantan ini melalui sitoplasma;itu terkait dengan jenis mitokondria tertentu.Tanpa sepengetahuan para peternak, mitokondria ini juga membawa kerentanan terhadap racun yang dihasilkan oleh jamur patogenHelminthosporiummaydis.Dampaknya adalah wabah penyakit hawar daun jagung di Amerika Utara pada musim panas tahun 1970.
Metode yang digunakan dalam penemuan bahan kimia pestisida juga sebagian besar bersifat empiris.Dengan sedikit atau tanpa informasi sebelumnya mengenai cara kerjanya, bahan-bahan kimia diuji untuk memilih bahan-bahan yang dapat membunuh serangga, jamur, atau gulma sasaran namun tidak membahayakan tanaman atau lingkungan.
Pendekatan empiris telah menghasilkan keberhasilan besar dalam mengendalikan beberapa hama, khususnya gulma, penyakit jamur, dan serangga, namun perjuangan ini terus berlanjut, karena perubahan genetik pada hama-hama ini sering kali dapat memulihkan virulensinya terhadap varietas tanaman yang resisten atau menjadikan hama tersebut kebal terhadap pestisida. .Apa yang hilang dari siklus kerentanan dan resistensi yang tampaknya tiada akhir ini adalah pemahaman yang jelas mengenai organisme dan tanaman yang diserangnya.Ketika pengetahuan tentang hama – genetika, biokimia, dan fisiologinya, inangnya dan interaksi di antara mereka – meningkat, maka upaya pengendalian hama yang lebih terarah dan efektif akan dirancang.
Bab ini mengidentifikasi beberapa pendekatan penelitian untuk lebih memahami mekanisme biologis mendasar yang dapat dimanfaatkan untuk mengendalikan patogen tanaman dan serangga.Biologi molekuler menawarkan teknik baru untuk mengisolasi dan mempelajari kerja gen.Keberadaan tanaman inang yang rentan dan resisten serta patogen virulen dan avirulen dapat dimanfaatkan untuk mengidentifikasi dan mengisolasi gen yang mengontrol interaksi antara inang dan patogen.Studi tentang struktur halus gen-gen ini dapat memberikan petunjuk tentang interaksi biokimia yang terjadi antara kedua organisme dan pengaturan gen-gen ini dalam patogen dan jaringan tanaman.Di masa depan, metode dan peluang untuk mentransfer sifat-sifat ketahanan yang diinginkan pada tanaman pangan harus ditingkatkan dan, sebaliknya, menciptakan patogen yang mematikan terhadap gulma atau hama arthropoda tertentu.Peningkatan pemahaman tentang neurobiologi serangga dan kimia serta aksi zat modulasi, 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 kritis dalam siklus hidup. .
Waktu posting: 14 April-2021