Pemanfaatan Mikroba dan Rekayasa Genetika utk Proteksi Tanaman Padi Terhadap Hama

Salah satu kendala yang dihadapi dinegara beriklim tropis dan lembab dalam hal produksi suatu komoditas tanaman adalah terjadinya serangan organisme pengganggu tumbuhan (OPT) antara lain adalah serangga hama. Bahkan pada tanaman pangan tertentu misalnya padi, serangga hama masih menjadi kendala utama yang harus ditangani dengan serius yaitu penggerek batang dan wereng coklat. Di Indonesia, penggerek batang padi (Scirpophaga sp., Lepidoptera) merupakan salah satu hama utama yang menyebabkan penurunan produksi padi. Padi tahan hama penggerek batang diperlukan untuk memecahkan masalah tersebut. Berbagai usaha pengendalian yang telah dilakukan oleh petani untuk mengatasi hal ini antara lain dengan penanaman varietas tahan, rotasi tanaman dan penyemprotan insektisida. Penggunaan insektisida kimia mempunyai keterbatasan antara lain dapat terurai dibawah sinar matahari dan dapat hilang akibat tercuci oleh air hujan, menyebabkan perkembangan resistensi yang cepat pada serangga hama. Penggunaan insektisida kimia  secara intensif  dalam pengendalian  hama serangga dapat merusak produksi pertanian dan  lingkungan. Terdapat banyak bukti bahwa dalam beberapa dekade telah munculnya banyak  kasus resistensi serangga terhadap beberapa jenis  insektisida kimia. Hal ini terjadi secara global termasuk di Indonesia  bukan hanya pada tanaman pangan, tetapi juga pada sayuran dan bahkan tanaman perkebunan.

Perakitan varietas unggul yang tahan hama merupakan pilihan yang murah dan aman untuk pengendalian hama tersebut. Teknik pemuliaan konvensional masih menghadapi kendala untuk
usaha tersebut karena belum ada varietas padi dengan tingkat ketahanan yang cukup untuk dikembangkan atau disilangkan. Pendekatan bioteknologi atau teknologi rekayasa genetika seperti teknik transformasi dapat dikembangkan untuk membantu program pemuliaan konvensional.

Teknologi rekayasa genetika tanaman memungkinkan pengintegrasian gen-gen yang berasal dari organisme lain untuk perbaikan sifat tanaman. Tanaman yang telah disisipkan gen-gen tertentu baik berasal dari tanaman, hewan atau mikroba ke dalam DNA tanaman  disebut dengan tanaman transgenik. Adanya gen baru yang disisipkan akan mengubah sifat tanaman sesuai yang diinginkan atau memberikan kemampuan pada tanaman untuk memproduksi substansi baru yang diperlukan untuk tujuan tertentu. Dengan teknik ini diperoleh tanaman yang mempunyai sifat baru seperti tahan hama dan penyakit dan menghasilkan senyawa baru yang penting baik untuk tanaman itu sendiri maupun kepentingan manusia. Oleh karena itu, eksplorasi, identifikasi, dan isolasi gen-gen yang memiliki potensi untuk tujuan ini sangat diperlukan.

Salah satu gen yang sangat potensial adalah gen yang berasal dari bakteri Photorhabdus sp yang bersimbion dengan nematoda (NPS), karena gen ini menghasilkan toksin berspektrum luas dan berdaya bunuh cepat atau efektif untuk mengendalikan hama utama pengganggu tanaman.  Patogenisitas dari gen pada bakteri Photorhabdus sp terjadi dari simbiosis dengan nematode dari family Steinernematidae dan Heterorhabditidae yang memiliki virulensi sangat kuat terhadap berbagai serangga. Hubungan simbiosis mutualistik antara keduanya telah memberikan kemampuan toksin insektisidal yang dinilai cukup kuat untuk mengatasi masalah organism pengganggu tanaman. Dengan diisolasinya gen dari bakteri Photorhabdus sp yang bersimbiosis dengan nematoda, maka akan menambah ketersediaan sumber gen yang dapat digunakan dalam pembentukan tanaman transgenik tahan hama. Bakteri Photorhabdus sp. ini dapat dikembangkan penggunaannya untuk mengendalikan populasi serangga hama terutama pada tanaman padi. Para peneliti di Amerika Serikat telah berhasil mengintroduksikan gen penyandi toksin insektisida ke dalam tanaman Arabidopsis thaliana yang tahan terhadap serangga hama Manduca sexta. Gen penyandi toksin Photorhabdus sp., saat ini telah dikembangkan melalui teknik rekayasa genetik untuk dapat diisolasi, diklon, dan diintroduksikan ke dalam tanaman selain padi.

                                

Photorhabdus sp. merupakan bakteri simbion nematoda patogen serangga yang diketahui memiliki toksin insektisidal berspektrum luas yang dapat membunuh beberapa macam serangga hama tanaman pangan, di antaranya Cylas, Schirpophaga, Ostrinia, Spodoptera litura, dan Lirhiomyza. Toksin tersebut berpotensi besar sebagai agen biokontrol, bahan sprayable products maupun sebagai sumber gen untuk tanaman transgenik. Sebagai tahap awal dari pengklonan gen yang berhubungan dengan toksin insektisidal dilakukan beberapa penelitian pendahuluan, yaitu pemurnian toksin insektisidal dan disain primer PCR spesifik. Hasil pemurnian toksin dari tiga isolat Photorhabdus sp. dengan teknik kromatografi (filtrasi gel) menggunakan AKTA Purifier menunjukkan pola kromatogram yang hampir sama, yakni terelusi pada volume 38-40 ml. Selain itu telah diperoleh dua primer PCR spesifik untuk Photorhabdus yang dapat digunakan untuk mendeteksi keberadaan gen mcf atau makes caterpillars floppy. Urutan nukleotida masing-masing primer ini adalah sebagai berikut: primer 1: 5’-ACGCTCATCACCCCAAAA-3’, primer 2: 5’-TGTCAATGCCCGCTACAA-3’. Amplifikasi menggunakan kedua primer ini menghasilkan amplikon tunggal berukuran 789 bp. Diperolehnya toksin insektisidal yang sudah murni serta primer PCR yang spesifik ini diharapkan dapat mempercepat waktu kloning gen penyandi toksin insektisidal dari Photorhabdus sp.

Bakteri Photorhabdus spp. dapat dikembangkan penggunaannya untuk mengendalikan populasi serangga hama terutama pada tanaman padi. Para peneliti di Amerika Serikat telah berhasil mengintroduksi-kan gen penyandi toksin insektisida ke dalam tanam-an Arabidopsis thaliana yang tahan terhadap serangga hama Manduca sexta. Gen penyandi toksin Photor-habdus spp., saat ini telah dikembangkan melalui tek-nik rekayasa genetik untuk dapat diisolasi, diklon, dan diintroduksikan ke dalam tanaman.

Sumber:

Pratiwi, dkk., 2004, Isolasi Gen Penyandi Toksin Insektisidal dari Bakteri Simbion Nematoda Patogen Serangga, Kumpulan Makalah Seminar Hasil Penelitian BB-Biogen.

Suryadi, dkk., 2006, Produksi dan Evaluasi Antibodi Poliklonal untuk Deteksi Toksin Photorhabdus sp., Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Bioteknologi dan Sumberdaya Genetik Pertanian, Bogor