Penemuan “senjata” yang kuat yang digunakan oleh banyak jamur penyebab penyakit untuk menginfeksi dan menghancurkan staples tanaman pangan utama, seperti beras dan jagung, dapat menawarkan strategi baru untuk meningkatkan ketahanan pangan global, menurut para peneliti dari Universitas Nasional Australia (ANU) bekerja sama dengan para ilmuwan di Jerman dan Amerika Serikat.
Seperti manusia, banyak jamur mengandalkan tanaman sebagai sumber makanan. Ini berdampak pada hasil tanaman pangan. Diperkirakan petani kehilangan antara 10 hingga 23 persen dari tanaman mereka karena penyakit jamur setiap tahun.
Tim peneliti global menemukan bahwa enzim yang dikenal sebagai ‘Nudix Hydrolase’ digunakan oleh banyak patogen jamur sebagai senjata untuk menyebabkan penyakit pada tanaman. Temuan diterbitkan di Sains.
Dengan mengungkap peran enzim ini dimainkan dalam menginfeksi tanaman, para peneliti percaya mereka dapat merekayasa tanaman padi yang lebih tangguh, serta tanaman buah dan sayuran lainnya, yang mampu melindungi diri mereka sendiri dari penyakit.
Temuan ini dapat membantu meningkatkan ketahanan pangan di negara -negara di mana beras dan jagung adalah komoditas utama. Menurut Departemen Pertanian AS, beras adalah makanan pokok utama untuk lebih dari setengah populasi dunia.
“Banyak pekerjaan kami berfokus pada jamur patogenik Magnaporthe Oryzaeyang menyebabkan penyakit ledakan padi. Rice adalah makanan pokok yang sangat penting, dan kerugian dari ledakan beras dapat memberi makan 60 juta orang setiap tahun, “kata profesor asosiasi ANU Simon Williams.
Penulis utama Dr Carl McCombe, yang menyelesaikan pekerjaan ini sebagai bagian dari PhD -nya di ANU, mengatakan enzim penyebab penyakit dapat menyusup ke sel tanaman dan menyerang molekul pensinyalan kunci yang terlibat dalam penginderaan fosfat – nutrisi penting yang diperlukan untuk kelangsungan hidup tanaman.
Dia mengatakan enzim “membajak” jalur molekuler utama dan menipu tanaman untuk berpikir bahwa ia memiliki kekurangan fosfat, mengaktifkan respons seperti kelaparan di pabrik. Hal ini memungkinkan patogen untuk menghindari mekanisme pertahanan alami sistem kekebalan tubuh dan menyebabkan penyakit pada tanaman.
“Bekerja sama dengan rekan-rekannya di Organisasi Sains dan Teknologi Nuklir Australia, kami dapat mengungkapkan struktur enzim secara rinci menggunakan teknik yang disebut kristalografi sinar-X,” kata Dr McCombe, yang sekarang menjadi peneliti pascadoktoral di California Institute of Technology (Caltech), mengatakan.
“Memahami seperti apa enzim itu memberi kami wawasan kritis tentang bagaimana hal itu digunakan oleh patogen untuk menyerang tanaman.”
Associate Professor Simon Williams dan Dr Julian Greenwood (kanan) sedang mengeksplorasi cara -cara baru untuk menonaktifkan efek pembajakan enzim hidrolase Nudix. Foto: Jamie Kidston/Anu
Associate Professor Williams, yang memimpin kontribusi tim peneliti ANU untuk pekerjaan ini, mengatakan selain merekayasa tanaman baru dengan sistem kekebalan tubuh turbocharged, temuan penelitian ini juga dapat membantu para ilmuwan mengungkap cara baru untuk menonaktifkan “efek pembajakan” enzim, mirip dengan menyalakan dan mematikannya seperti saklar lampu.
“Penelitian kami juga mengungkapkan bahwa Nudix Hydrolase digunakan sebagai ‘senjata’ oleh banyak jamur yang berbeda, termasuk yang bertanggung jawab untuk menyebabkan penyakit antraknosa pada tanaman buah, sayuran dan benih. Penyakit ini berdampak pada produksi tanaman dalam makanan seperti mangga, melon, jagung dan buncis – memproduksi yang Australia nikmati setiap hari,” katanya.
“Ini menunjukkan pekerjaan kami juga memiliki implikasi untuk melindungi bahan pokok buah dan sayuran penting lainnya.”
Associate Professor Williams mengatakan temuan itu menawarkan peta jalan untuk mengembangkan strategi manajemen penyakit baru.
“Ini bisa melibatkan rekayasa sistem kekebalan pabrik untuk mendeteksi enzim atau memblokir fungsinya. Ini dapat membantu petani melindungi tanaman mereka dan mengamankan pasokan makanan global,” katanya.
Pekerjaan ini melibatkan para ilmuwan dari ANU, Universitas RWTH Aachen dan Universitas Negeri Louisiana.
