Bakteriofag sebagai alat alternatif untuk mengendalikan bakteri fitopatogen dengan fokus pada masalah keamanan pangan

Patogen tanaman (fitopatogen) pada tanaman pangan merupakan kendala utama produksi pertanian di seluruh dunia. Fitopatogen ini bertanggung jawab atas hilangnya hasil panen dalam jumlah besar selama pra-panen, penyimpanan, dan pengangkutan hasil panen. Diperkirakan secara global, 20–30% tanaman hilang setiap tahunnya karena penyakit tanaman.1 Di antara fitopatogen, terdapat lebih dari 200 spesies fitobakteri.2 Meskipun strategi yang berbeda telah diterapkan untuk mengendalikan fitopatogen ini, mereka tetap merupakan salah satu jenis fitopatogen yang paling banyak digunakan. tantangan terhadap produksi pertanian.

Strategi pengendalian yang paling umum digunakan adalah antibiotik (misalnya streptomisin) dan senyawa berbasis tembaga. Namun, meluasnya penggunaan antibiotik di bidang pertanian telah menyebabkan berkembangnya resistensi antibiotik di antara beberapa fitopatogen. Resistensi streptomisin telah diamati pada erwinia, Pseudomonas ke Xanthomonas spp. Gen resistensi antibiotik (misalnya strAB) pada fitopatogen ini dapat mengalami transfer gen horizontal yang mengakibatkan penyebaran resistensi antibiotik. Penggunaan tembaga secara terus-menerus mengakibatkan akumulasinya di lingkungan, yang dikaitkan dengan masalah kesehatan manusia, efek racun pada flora dan fauna, dan berkembangnya fitopatogen yang toleran terhadap tembaga. Masalah kesehatan manusia dan hewan yang dikaitkan dengan toksisitas tembaga memasukkan gangguan gastrointestinal, hati, reproduksi dan neurodegeneratif seperti penyakit Alzheimer. Sirosis masa kanak-kanak di India adalah kelainan yang dikaitkan dengan asupan tembaga dalam jumlah besar pada individu yang rentan secara genetik. Toksisitas yang disebabkan oleh tembaga juga telah dilaporkan mengakibatkan gangguan kemampuan pendakian dan peningkatan angka kematian Drosophila melanogaster. Gejala kelebihan tembaga pada tanaman antara lain gangguan pertumbuhan akar dan pucuk, klorosis, kerusakan pigmen fotosintesis, dan terkadang kematian.

Kontaminasi tanah dengan tembaga merusak pigmen fotosintesis dan mengganggu pertumbuhan dan pertukaran gas pada tiga sayuran (Brassica alboglabra, Brassica chinensis ke Koronarium krisan). Nanopartikel tembaga oksida juga ditemukan mengganggu laju perkecambahan, dan pertumbuhan akar dan pucuk jelai musim semi (jelai sativum khusus). Resistensi terhadap bakterisida berbasis tembaga juga merupakan tantangan dalam pengendalian fitopatogen. Resistensi tembaga telah diamati pada beberapa fitopatogen termasuk Pseudomonas ke Xanthomonas spp.

Sebuah penelitian melaporkan bahwa 80% dari 35 Pseudomonas syringae hal. faseolicola strain yang diisolasi dari ladang kacang buncis menunjukkan resistensi terhadap tembaga. Hal ini merupakan kekhawatiran besar mengingat penggunaan tembaga adalah metode utama pengendalian fitopatogen ini. Beberapa negara telah melarang atau membatasi penggunaan senyawa perlindungan tanaman berbahan dasar tembaga. Hasilnya, strategi pengendalian baru telah dipertimbangkan dan dipelajari. Ini termasuk penggunaan bakteriofag sebagai agen biokontrol potensial.

Bakteriofag (fag) adalah virus yang mempunyai kemampuan untuk berkembang biak di dalam sel bakteri. Ketertarikan pada fag sebagai agen biokontrol disebabkan oleh sifatnya yang tidak beracun terhadap sel eukariotik, replikasi diri, spesifisitas inang, kemampuan mengatasi resistensi dan kemudahan produksi. Campuran fag khususnya menghadirkan pilihan yang layak untuk memperluas jangkauan inang fag, membatasi munculnya resistensi bakteri sambil mempertahankan aktivitas litik fag. Oleh karena itu, penting bahwa desain yang digunakan untuk memformulasi campuran fag harus menghasilkan campuran yang paling efektif melawan patogen. Penting juga untuk mempertimbangkan faktor-faktor tertentu selama formulasi dan penerapan campuran fag: stabilitasnya, waktu produksi dan biaya campuran kompleks, potensi dampak terhadap bakteri yang tidak ditargetkan, waktu penerapan fag, dan persistensi di dalam pabrik. lingkungan. Pemantauan berkelanjutan diperlukan untuk memastikan bahwa kemanjuran koktail dipertahankan karena sifat fag yang dinamis. Meskipun campuran fag dianggap sebagai strategi biokontrol fitobakteri yang masuk akal, penelitian lebih lanjut perlu dilakukan untuk memahami interaksi kompleks antara fag dan bakteri di lingkungan tanaman, dan untuk mengatasi kendala teknis.

Referensi: Kering, KK, Kibii, BJ dan Wei, H. (2019), Biokontrol fitobakteri dengan koktail bakteriofag. Hama. Kelola. Sains, 75: 1775-1781. https://doi.org/10.1002/ps.5324