TUGAS
MATA KULIAH PERMODELAN DAN PERAMALAN PENYAKIT TUMBUHAN
“FACTORS AFFECTING DISEASE DEVELOPMENT”
Nama : Annisa Lisa Andriyani NIM : 22/509447/PPN/04980
“Genetic resistance or Susceptibility of Host”
Dasar kekebalan tanaman umumnya akan melibatkan interaksi tanaman inang dari berbagai patogen seperti virus, fungi, dan bakteri. Tanaman memiliki dua sistem pertahanan terhadap patogen yang dapat diaktifkan oleh adanya interaksi antar molekul-molekul yang dihasilkan oleh mikroba. Ahli patologi tanaman “Vander Plank” memperkenalkan konsep ketahanan vertikal dan horizontal pada tahun 1963 (Sharma et al., 2023). Keduanya adalah dua jenis mekanisme ketahanan tanaman terhadap penyakit terhadap patogen. Pada lapisan pertama, reseptor tanaman mendeteksi pemicu mikroba, menghasilkan kekebalan pertama. Namun, patogen yang sudah beradaptasi dapat mengatasi pertahanan ini dengan menggunakan protein efektor, menghasilkan kerentanan.
Kemudian, dalam lapisan kedua, tanaman melawan kerentanan ini melalui evolusi gen resistensi. Banyak mikroorganisme bersifat patogen dapat menyebabkan penyakit pada tanaman, dan pengelolaannya sebagian besar mengandalkan bahan kimia dan resistensi inang. Namun, adanya resistensi patogen terhadap bahan kimia dapat berkembang dengan cepat melalui transfer gen horizontal antar spesies mikroorganisme sehingga strategi pemuliaan baru diperlukan, termasuk penggunaan gen tanaman yang bermutasi (Philips et al., 2022).
(gambar 1. Manipulasi gen kerentanan tanaman (S) oleh bakteri patogen).
Ketahanan tanaman terhadap penyakit merupakan aspek penting dalam pertanian modern, dengan interaksi kompleks antara tanaman dan patogen menjadi fokus utama penelitian dalam upaya meningkatkan hasil pertanian dan keberlanjutan lingkungan. Menurut Koseoglou et al. (2021) interaksi antara tanaman dan patogen terdiri dari serangkaian mekanisme yang kompleks, dimulai dari pengenalan efektor patogen oleh R-genes hingga respons pertahanan yang dipicu oleh tanaman. Respons pertahanan yang melibatkan aktivasi sinyal, dapat menghasilkan respons pertahanan yang cepat dan efektif terhadap berbagai jenis patogen tanaman. Salah satu mekanisme utama ketahanan tanaman adalah resistensi basal dan resistensi dimediasi gen R.
Resistensi basal memberikan garis pertahanan pertama terhadap serangan patogen, sementara resistensi dimediasi gen R melibatkan pengenalan efektor patogen oleh gen R spesifik dalam tanaman
1. Ketahanan Vertikal
Ketahanan vertikal merupakan ketahanan tanaman terhadap patogen yang biasanya dikendalikan oleh satu gen tunggal. Resistensi vertical dapat terjadi ketika suatu varietas tanaman menunjukkan tigkat resistensi yang tinggi terhadap suatu rasa tau strain patogen (Robinson, 1971). Dalam resistensi vertikal terjadi spesifikasi patotipe yang mana inang akan membawa gen resistensi vertikal yang hanya diserang oleh patotipe yang membawa gen virulen terhadap gen resistensi tersebut. BIasanya ketahanan vertikal pada tanaman bersifat tidak stabil dan tidak tahan lama. Resistensi vertikal dihasilkan oleh gen R, dikenal sebagai spesifik, kualitatif, monogenik, dan tidak tahan lama (Kahlon et al., 2021). Resistensi vertikal menurut Sharma et al.
(2023) dapat mengurangi jumlah inokulum awal yang menjadi awal mula dari sebuah epidemi penyakit. Tanaman yang memiliki tipe resistensi ini biasanya akan jarang menunjukkan gejala dan menyebabkan kematian sel yang terinfeksi serta membatasi perkembangan patogen.
2. Ketahanan Horizontal
Ketahanan horizontal merupakan ketahanan tanaman terhadap beberapa strain patogen yang dikendalikan oleh banyak gen.
Resistensi horizontal juga dapat disebut dengan resistensi parsial, non- spesifik ras, kuantitatif atau poligenik pada tanaman (Keane, 2012).
Resistensi horizontal dapat memperlambat laju peningkatan penyakit yang ada di lapangan. Laju peningkatan penyakit yang lambat di lahan akan meningkatkan manfaat dari pengurangan inokulum sehingga resistensi horizontal sangat meningkatkan resistensi vertical (resistensi horizontal mengaktifkan gen-R). Berkebalikan dengan ketahanan vertical, ketahanan horizontal cenderng bersifat non-spesifik, kuantitatif, multigenik, tahan lama, dan terkadang dapat menyebabkan terjadinya infeksi (Aubin et al., 2021).
Contoh dari perkembangan penelitian mengenai ketahanan vertical dan horizontal adalah penelitian atas ketahanan kentang terhadap Phytopthora infestant (P. infestant). Awal tahun 1900-an para pemulia menemukan bahwa tanaman kentang liar dari Meksiko memiliki gen R vertical yang resisten.
Penemuan ini kemudian dikembangkan dalam budidaya kentang pada pada tahun 1940-an. Meski begitu, peneliti juga menemukan bahwa ternyata resistensi ini tidak efektif ketika dikembangkan di daerah lain. Jamur patogen P.
infestant yang menginfeksi tanaman kentang menjadi semakin virulen. Sehingga kemudian gen R yang ada pada tanaman kentang liar digabungkan dengan gen R yang sudah ada dan menghasilkan resisten horizontal yang tahan lama (Lozoya-saldana, 2011).
Daftar Pustaka
Aubin, E., M. E. Baidouri, & O. Panaud. 2021. Horizontal gene transfer in plants.
Life – MDPI. 11 (857) : 1-12. https://doi.org/10.3390/life11080857.
Kahlon P. S., M. Verin, R. Huckelhoven, & R. Stam. 2021. Quantitative resistance differences between and within natural populations of Solanum chilense against the oomycete pathogen Phytophthora infestans. Ecology &
evolution – Wiley. 11 : 7768-7778. DOI: 10.1002/ece3.7610
Keane, P. J. 2021. Horizontal or Generalized Resistance to Patogens in Plants.
Department of Botany, La Trobe University, Victoria Australia.
Koseoglou, E., J. M. van der Wolf, R. G. F. Visser. & Y. Bai. 2021. Susceptibility reversed: modified plant susceptibility genes for resistance to bacteria.
Trends in Plant Science. 22 (2171) : 11-20.
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2021.07.018 1
Lozoya-Saldana, H. 2011. Evolution of vertical and horizontal resistance and its application in breeding resistance to potato late blight. Potato Journal.
38(1) : 1-8.
Philips, J. G., E. M. Avila, & A. V. Robold. 2022. Horizontal gene transfer from genetically modified plants – regulatory considerations. Bioengineering &
Biotecnology. 10 (971402) : 1-17. DOI 10.3389/fbioe.2022.971402.
Robinson, R. A. 1971. Vertical resistance. Rev. Pl. Path. 50(5) : 233-239.
Sharma, S., S. K. Arsia, A. Kaui, R. Poorvaranshya, & S. Dhaka. 2023. Modern Approach in Plant Pathology. Elite Publishing House. New Delhi.