Gulma (tumbuhan pengganggu) :
Tumbuhan yang kehadirannya tidak diinginkan karena 1. Menghambat pertumbuhan tanaman utama
2. Berkompetensi dengan tanaman utama dalam kebutuhan air, nutrisi dan cahaya
3. Menjadi inang bagi patogen Pengendalian Gulma di Pertanian :
1. Pengolahan tanah, cara ini perlu banyak tenaga kerja, dapat menjadi erosi tanah
2. Mempergunakan penghalang fisik seperti mulsa plastik hitam
3. Penggunaan cover crops
4. Herbisida : bahan kimia yang dapat menghentikan
pertumbuhan gulma sementara atau seterusnya bila di pergunakan pada takaran yang tepat
Keuntungan : efektif, mudah, dan murah
Penggunaan Herbisida menimbulkan danpak tak diinginkan : 1. Kerusakan pada tanaman pokok
2. Kerusakan lingkungan
3. Kontaminasi pada air tanah
4. Munculnya gulma resisten terhadap herbisida
Pengaruhi herbisida terhadap berbagai proses biokomiawi penting pada sel tanaman
- Menghambat berbagai reaksi biosintesa asam amino - Mempengaruhi fotosintesis
- Menghambat biosintesa lipid
- Memblokir sintesa pigmen karotinoid - Mempengaruhi pembelahan sel
Hibrida yang baik
1. Efektif membunuh gulma
2. Segara di serap oleh tanaman (gulma)
3. Dapat dibuat dalam skala besar dan ekonomis
4. Tidak beracun pada bukan sasaran seperti aman bagi petani, tenaga kerja dan organisme lain
Klasifikasi Herbisida
A. Bedasarkan waktu aplikasi :
- Pre emergent : herbisida menghambat proses perkecambahan atau pertunasan
- Post emergent : herbisida menghambat berbagai proses metabolisme penting untuk pertumbuhan tanaman
B. Berdasarkan selektivitas :
- Broad spectrum : dapat membunuh semua tumbuhan - Selective : Hanya membunuh gulma tertentu
D. Berdasarkan tipe gulma E. Berdasarkan cara aplikasi
F. Berdasarkan struktur kimiawi
Herbisida yang diharapkan dewasa ini :
- Dapat membunuh gulma secara selektif dan tidak berpengaruh terhadap tanaman utama
- Alternatif lain : tanaman harus memiliki kemampuan mencegah kerusakan akibat penggunaan herbisida (tanaman tahan atau toleran terhadap herbisida) Herbisida tidak efektif bila :
1. Tidak dapat meresap kedalam jaringan tanaman 2. Tidak dapat di distribusi keseluruh bagian tanaman 3. Herbisida dirombak oleh tanaman menjadi senyawa
tidak aktif
Biokimia tidak dapat di hambat oleh herbisida - Mekanisme di atas dipergunakan sebagai dasar
pembentukan tanaman resisten terhadap herbisida -Tanaman resisten terhadap herbisida adalah tanaman
yang mampu tumbuh dan menghasilkan pada pemakaian herbisida pada dosis efektif.
Tanaman Resisten Herbisida Produsen Herbisida
Eks : Monsanto,Produsen Roundup
TANAMAN RESISTEN THD ROUNDUP (GLYPHOSAT) Deskripsi Roundup :
-Hebisida spektrum luas, didistribusikan ke seluruh bagian tanaman,dapat meresap kedalam jaringan daun dan
terakumulasi dalam jaringan meristem bagian pupus
-Roundup diproduksi secara besar besaran oleh Monsanto Mekanisme kerja Roundup (Glyphosat) :
Menghambat kerja enzim dalam lintasan Shikimat yg mensintesa asam amino aromatik dari PEP
Phosphoenol pyrupat (PEP) + Shikmat- 3- Phospat EPSP Sintase
5- Enolpyruvat-shikimat-3-phosphat (EPSP) Asam amino
Asam amino aromatik : tripthophan,tyrosin dan phenylalanin (asam amino esensial untuk sintesa protein,lignin,prekursor beberapa senyawa protektif -Glyphosat mengakibatkan kerja enzim EPSP sintase
terhambat, sehingga pembentukan protein dan senyawa penting lainnya terhambat, dan ini dapat menimbulkan kematian pada tanaman
-Mekanisme Glyphosat sangat efektif Karena :
1. Semua Tanaman dan mikroba memiliki enzim dan
lintasan sintesa asam amino aromatik, sehingga semua tanaman akan peka terhadap Glyphosat
2. Glyphosat tidak mudah dirombak dalam tanaman 3. Glyphosat tidak mudah bergerak dalam tanah
4. Enzim EPSP tidak ada pada binatang, sementara binatang perlu asam amino aromatiik dari lintasan shikimat ini
- Mekanisme tanaman Resisten terhadap Glyphosat :
Tanaman harus dapat memproduksi enzim EPSP dalam skala besar sehingga tetap dapat memproduksi asam amino
aromatik walaupun ada Glyphosat atau jalur shikimatnya harus berlangsung
Pengembangan tanaman resisten thd Glyphosat Dimulai th 1976,10 th sebelum dipublikasikan
Berbagai pendekatan yang dilakukan sbb :
1. Menghasilkan mutagen yg mengendalikan sintesa EPSP dg karakter diinginkan, yaitu memiliki afinitas rendah thd
Glyphosat tetapi tinggi afinitasnya thd PEP
2. Modofikasi enzim EPSP berdimensi 3 yang dapat berinteraksi dengan Glyophosat dan PEP
3. Mengisolasi mikroorganisme yang mampu menghasilkan enzim yang diinginkan
- Alternatif yang berhasil adalah menskrining koleksi bakteri dan menemukan organisme yg diidentifikasi mampu
menghasilkan enzim EPSP sintase yg tidak dipengaruhi Glyphosat, yaitu bakteri Agrobacterium sp.starin CP 4 -Teknik pembentukan tanaman resisten thd Glyphosat : 1. Isolasi frame DNA sintesa EPSP dari Agrobacterium
sp.strain CP4
2. Trnasper gen kedalam tanaman
3. Sekuen Kode genetik untuk transit peptida di kloroplas berdasarkan frame DNA
4. Tingkatkan ekspresi gen pengendali dg promoter,CaMV 35 S promoter.
TANAMAN RESISTEN THD SULPHONYLUREAS DAN IMMIDAZOLINONES
Mekanisme kerja SULPHONYLUREAS dan Immidazolinones :
Menghambet kerja enzim acetohydroxy acid sintase (AHAS), yamg merupakan enzim utama dalam sintesa bbrp grup asam amino seperti leucin,isoleucin dan valin
Tanaman resisten dibuat dg cara :
A. Produksi tanaman yang resisten terhadap herbisida dgn cara : 1. Isolasi gene yang mengkode sintesa AHAS yang insentisf thd
herbisida dari tanaman resisten, yaitu Arabidopsis dan Tembakau 2. Modifikasi promoter yang dapat mengekspresikan gen tsb dg baik 3. Transper gen kedalam tanaman sasaran
B. Seleksi dan generasi melalui kultur jaringan, yaitu sbb :
1. dalam kultur jaringan, seleksi sel yang resisten terhadap herbisida imidazolinones
2. Kembangkan sel yang resisten menjadi tanaman 3. Tanaman hasil regenerasi evaluasi resistensinya
terhadap herbisida
4. Transper karakter resistensi terhadap herbisida pada
galur elit hasil pemuliaan tanaman dan memiliki karakter yang baik
- Pendekatan yang sama dilakukan untuk menghasilkan tanaman yang resisten terhadap herbisida sethoxydim - Sethoxydim Co A carboxylase yang berperan dalam
sintesa asam lemak
TANAMAN RESISTEN TERHADAP GLUFOSINATE (LIBERTY, IGNITE, BASTA)
- Merupakan herbisida spektrum luas
- Cara kerja : menghambat sintesa glutamin (salah satu asam amino,amonia), sehingga amonia terakumulasi
dan meracuni tanaman
- Glufosinat dibuat dari antibiotik yang dihasilkan oleh jamur streptomycete
- Organisme memiliki kemampuan menghasilkan
senyawa g bekerja melindungi dirinya dari efek racun, streptomycete mampu menghasilkan enzim yang
menginaktifkan antibiotik, metabolisme ini digunakan untuk menciptakan tanaman resisten terhadap
Glufosinat.
Teknik pembuatanya :
1. Kloning gen yang mengkode enzim detoxifying 2. Transper gen pengendalian pada tanaman
3. Kembangkan tanaman yang telah ditransper gen melalui methode pemuliaan
4. Evaluasi varietas yang di hasilkan resistensinya terhadap glufosinate.
RESISTENSI TANAMAN TERHADAP BROMOXYNIL (BUCTRIL) Deskripsi :
1. Merupakan herbisida kontak yang menghambat fotosintesis pada fotosistem II pada tanaman monokotil (berdaun lebar)
2. Herbisida selektif, efektif terhadap gulma dau lebar
3. Digunakan untuk pertanaman gandum, barley, oats, dan beberapa monokotil
- Di alam terindentifikasi bakteri strain klebsiella azaenae yang resisten terhadap herbisida bromoxynil
- Mikroba ini mampu memproduksi enzim yang dapat merubah
Bromoxynil, dan ini dimanfaatkan sebagai strategi membuat tanaman resisten terhadap Bromoxynil, yaitu sbb :
1. Kloning gen yang mengendalikan sintesa enzim detoxyfyin 2. Masukkan promoter untuk produksi gen dalam tanaman 3. Tanaman yang telah di transper gen di jadikan varietas 4. Evaluasi toleransi varietas terhadap Bromoxynil
Strategi yang sama di gunakan untuk mengindentifikasi gen yang mampu merombak 2,4 D dari bakteri Alacligenes eutrophus.
Perkembangan tanaman Transgenik Resisten Terhadap Herbisida Penemuan baru tanaman resisten terhadap herbisida terus berkembang sebagai berikut :
Herbisida dan tanaman yang dibuat dan diseleksi untuk menghasilkan tanaman resisten Herbisida Bromoxyynil Glyphosat Glufosinat Sulfonilureas Imidazolinones 2,4 D Sethoxydim Triazines Nama Dagang Buctril Roundup Liberty,Ignite,Basta
Tanaman toleran Thdherbisida Kapas, Kentang, Tembakau Tebu, Jagung, Kapas, Kedelai, Tembakau, Tomat, Gandum, lettuce Alfalfa,Tebu,Jagung,Barley,Melon, Kacang,padi,kedelai,tomat, gandum,canola Jagung,kapas,tembakau,tomat, kedelai,tebu, flax Jagung, canola,Gandum Kentang , Kapas Jagung Canola
KONTROVERSI TANAMAN RESISTEN TERHADAP HERBISIDA Beberapa komenter tentang tanaman resisten herbisida (HTCs)
1. HTCs meningkatkan luasan areal pertanaman yang mempergunakan herbisida
2. HTCs meningkatkan penggunaan herbisida per satuan luas
3. HTCs memunculkan gulma baru yang tumbuh pada tempat dan waktu yang salah
4. Menempatkan penggunaan herbisida sebagai pilihan dalam pengendalian gulma di banding teknik lain
5. Penggunaan herbisida secara partikular
6. Munculnya dampak tak diinginkan pada lingkungan 7. Menurunnya tingkat keragaman hayati
8. Terjadi perpindahan gen resistensi dari HTCs ke tanaman air 9. Peningkatan residu pestisida dalam makanan