Patogen terkenal Phytophthora infestans menyebabkan kelaparan di Irlandia dan bagian lain Eropa Barat pada abad ke-19 dan terus menjadi ancaman besar bagi produksi pangan kita di seluruh dunia.
Untuk waktu yang lama adalah misteri bagaimana organisme mikroskopis ini dan Phytophthora lainnya secara mekanis menembus lapisan pelindung luar pada daun tanaman pertanian. Ahli patologi tumbuhan, ahli biologi sel dan fisikawan dari Wageningen University & Research kini telah menemukan jawaban atas pertanyaan ini dalam sebuah kolaborasi yang unik. Penemuan mereka menawarkan titik awal untuk membuat pengendalian Phytophthora lebih efektif, lebih efisien dan lebih berkelanjutan dalam jangka panjang. Penelitian ini dipublikasikan di Nature Microbiology.
Tanaman terus-menerus terancam oleh semua jenis patogen. Sejumlah penyerang ini, dengan nama yang sulit penyakit busuk daun (harfiah: perusak tanaman), setiap tahun menyebabkan kerusakan besar pada semua jenis tanaman seperti kentang, tomat, terong, kakao, paprika, kedelai, dan palem, tetapi juga di hutan dan cagar alam. penyakit busuk daun oleh karena itu tidak hanya menimbulkan ancaman besar bagi ketahanan pangan kita, tetapi juga merupakan item biaya ekonomi yang sangat besar yang menyebabkan sekitar 6-7 miliar euro kerusakan tahunan dalam budidaya kentang saja.
Perkelahian penyakit busuk daun adalah dan tetap sulit, sebagian karena patogen dan targetnya terlibat dalam perlombaan senjata yang berkelanjutan. Agar tidak terlalu bergantung pada perlindungan tanaman kimia, banyak yang diinvestasikan dalam mengembangkan tanaman tahan melalui pemuliaan tanaman dan lebih banyak perhatian diberikan pada bentuk-bentuk baru budidaya campuran.
Memanfaatkan mekanisme wawasan
Sekarang kemungkinan lain muncul dengan sendirinya; mencegah penyakit busuk daun dari mendapatkan akses ke pabrik sama sekali. Tanaman dilengkapi dengan lapisan pelindung yang menargetkan pencuri seperti penyakit busuk daun untuk menangkal. Namun patogen mikroskopis ini (kurang dari sepersepuluh ketebalan rambut manusia) berhasil menembus lapisan ini dan memulai proses penyakit pada tanaman. Terlepas dari penelitian selama beberapa dekade, belum diketahui bagaimana mereka secara mekanis menembus lapisan itu.
Untuk mengatasi masalah ini, ahli patologi tanaman dan ahli biologi sel dari WUR bergabung dengan fisikawan dari WUR. Mereka mengkhususkan diri dalam mekanika, cabang fisika yang berhubungan dengan keseimbangan dan pergerakan benda di bawah pengaruh gaya yang bekerja pada mereka. Membangun pengetahuan kolektif mereka dan pengembangan bersama alat penelitian baru, teka-teki itu akhirnya bisa dipecahkan.
pisau tajam
“Kami telah menemukan bahwa Phytophthora bisa gunakan trik cerdas untuk mempertajam struktur infeksi tubularnya dan kemudian memotong permukaan tanaman seperti pisau tajam. Dengan strategi ini, penyakit busuk daun dapat menginfeksi inangnya tanpa kekerasan dan dengan konsumsi energi yang minimal. Ini adalah pertama kalinya mekanisme ini terungkap dan merupakan penemuan yang benar-benar mendasar,” kata Joris Sprakel , Profesor Kimia Fisik dan Materi Lunak.
Perlindungan yang lebih efektif dan tahan lama
Profesor Fitopatologi Gubernur Francine melihat banyak titik awal untuk mengendalikan control penyakit busuk daun lebih efektif, efisien dan berkelanjutan dalam jangka panjang, tanpa tersangka biasa kimia dan pemuliaan tanaman yang terlibat. “Hukum mekanik memberi tahu kita bahwa penyakit busuk daun tidak dapat menembus tanaman tanpa terlebih dahulu menempel kuat pada permukaan daun.” Untuk menguji ide ini, sebagai bukti kelayakan pertama, para peneliti menyemprot daun tanaman kentang dengan zat tidak beracun dan murah yang menghilangkan daya rekat daun. Ini memungkinkan tingkat infeksi berkurang sekitar 65%. Dalam pengujian yang dioptimalkan pada permukaan buatan, efeknya bahkan mendekati 100%.
Tes cepat
Selain terobosan mendasar dan alat baru untuk melihat pengendalian jenis penyakit tanaman ini dari perspektif baru, penelitian ini juga menghasilkan metodologi baru, semacam tes cepat, yang dengannya efek pestisida dapat diselidiki secara cara cepat, tepat dan murah. Hal ini juga dapat memberikan kontribusi penting dalam perjuangan berkelanjutan melawan penyakit tanaman.
Govers: “Terima kasih atas keterlibatan Joris Sprakel dan timnya, termasuk mahasiswa PhD Jochem Bronkhorst , kita sekarang tahu bahwa ada sejumlah prinsip fisik mendasar yang berpotensi memberikan giliran baru pada perlombaan senjata antara patogen dan tanaman. Secara keseluruhan, penelitian ini adalah contoh yang sangat bagus tentang bagaimana kolaborasi di luar batas disiplin dapat menghasilkan terobosan baru.”