Para ilmuwan telah merekayasa mikrobioma tanaman untuk pertama kalinya, meningkatkan prevalensi 'baik' bakteri yang melindungi tanaman dari penyakit.
Teras sawah – foto ilustrasi. Kredit gambar: Pixabay (Lisensi Pixabay gratis)
Temuan itu diterbitkan dalam Alam Komunikasi yang dilakukan oleh para peneliti dari Universitas Southampton, Tiongkok dan Austria, dapat secara signifikan mengurangi kebutuhan akan pestisida yang merusak lingkungan.
Kesadaran masyarakat semakin meningkat mengenai pentingnya mikrobioma – kumpulan mikroorganisme yang tak terhitung jumlahnya yang hidup di dalam dan di sekitar tubuh kita, terutama di usus kita. Mikrobioma usus kita memengaruhi metabolisme, kemungkinan kita terkena penyakit, sistem kekebalan tubuh, dan bahkan suasana hati kita.
Tumbuhan juga menjadi tuan rumah bagi berbagai macam bakteri, jamur, virus, dan mikroorganisme lain yang hidup di akar, batang, dan daunnya. Selama dekade terakhir, para ilmuwan telah secara intensif meneliti mikrobioma tanaman untuk memahami pengaruhnya terhadap kesehatan tanaman dan kerentanannya terhadap penyakit.
“Untuk pertama kalinya, kami mampu mengubah susunan mikrobioma tanaman dengan cara yang ditargetkan, meningkatkan jumlah bakteri menguntungkan yang dapat melindungi tanaman dari bakteri berbahaya lainnya,” kata Dr Tomislav Cernava, salah satu penulis penelitian. makalah dan Associate Professor dalam Interaksi Tumbuhan-Mikroba di Universitas Southampton.
“Terobosan ini dapat mengurangi ketergantungan terhadap pestisida yang berbahaya bagi lingkungan. Kami telah mencapai hal ini pada tanaman padi, namun kerangka kerja yang kami buat dapat diterapkan pada tanaman lain dan membuka peluang lain untuk meningkatkan mikrobioma tanaman tersebut. Misalnya, mikroba yang meningkatkan penyediaan nutrisi bagi tanaman dapat mengurangi kebutuhan akan pupuk sintetis.”
Tim peneliti internasional menemukan bahwa satu gen spesifik yang ditemukan dalam kelompok biosintesis lignin tanaman padi terlibat dalam pembentukan mikrobiomanya. Lignin adalah polimer kompleks yang ditemukan di dinding sel tanaman – biomassa beberapa spesies tanaman terdiri lebih dari 30 persen lignin.
Pertama, para peneliti mengamati bahwa ketika gen ini dinonaktifkan, terjadi penurunan populasi bakteri menguntungkan tertentu, yang menegaskan pentingnya gen ini dalam pembentukan komunitas mikrobioma.
Para peneliti kemudian melakukan hal yang sebaliknya, dengan mengekspresikan gen secara berlebihan sehingga menghasilkan lebih banyak jenis metabolit tertentu – sebuah molekul kecil yang diproduksi oleh tanaman inang selama proses metabolismenya. Hal ini meningkatkan proporsi bakteri menguntungkan dalam mikrobioma tanaman.
Ketika pabrik rekayasa ini terkena Xanthomonas oryzae – patogen yang menyebabkan penyakit hawar bakteri pada tanaman padi, tanaman ini jauh lebih tahan terhadap penyakit tersebut dibandingkan padi liar.
Penyakit hawar bakteri umum terjadi di Asia dan dapat menyebabkan hilangnya hasil panen padi dalam jumlah besar. Penyakit ini biasanya dikendalikan dengan menggunakan pestisida yang menimbulkan polusi, sehingga memproduksi tanaman dengan mikrobioma pelindung dapat membantu meningkatkan ketahanan pangan dan membantu lingkungan.
Tim peneliti kini mengeksplorasi bagaimana mereka dapat mempengaruhi keberadaan mikroba bermanfaat lainnya untuk membuka berbagai manfaat kesehatan tanaman.
Homeostasis mikrobioma pada daun padi diatur oleh molekul prekursor biosintesis lignin diterbitkan di Alam Komunikasi dan tersedia secara online.
Sumber: University of Southampton
