Paparan embun tepung sebelumnya membuat tanaman lebih rentan terhadap penyakit berikutnya – Sains Terkini

Lain kali Anda pergi keluar untuk berjalan-jalan jauh secara sosial di antara pertemuan Zoom Anda, perhatikan keanekaragaman tanaman yang kaya di sepanjang jalan Anda. Saat mendekati akhir musim panas, pastikan juga untuk memperhatikan keragaman gejala penyakit pada tanaman tersebut, termasuk bintik, bercak, atau pertumbuhan tidak jelas yang disebabkan oleh bakteri, virus, atau jamur.

Kunci untuk bertahan hidup di alam liar adalah melawan infeksi – dan tidak hanya sekali. Seperti pada manusia, satu infeksi mungkin atau mungkin tidak meninggalkan tanaman dengan kekebalan yang langgeng.

Faktanya, infeksi dini dapat memperburuk keadaan. Penelitian baru dari tim internasional termasuk asisten profesor biologi di Universitas Washington di St. Louis menunjukkan bahwa infeksi sebenarnya membuat tanaman lebih rentan terhadap infeksi sekunder – dalam percobaan dan di alam liar. Penemuan ini diterbitkan dalam edisi 31 Agustus Ekologi & Evolusi Alam.

"Kami menemukan bahwa infeksi dini memfasilitasi infeksi kemudian," kata Rachel Penczykowski, asisten profesor biologi di Arts & Sciences dan penulis bersama studi tersebut. Dia melakukan eksperimen lapangan sebagai peneliti postdoctoral dengan Anna-Liisa Laine, penulis senior pada makalah tersebut, sekarang di University of Z├╝rich.

"Dan urutan strain patogen yang menginfeksi tanaman penting," kata Penczykowski. "Beberapa strain patogen sangat mungkin memfasilitasi infeksi oleh strain yang datang kemudian."

Temuan – diperoleh melalui serangkaian eksperimen elegan yang menangkap bagaimana strain patogen secara alami terakumulasi pada tanaman selama musim tanam – mengungkapkan pentingnya memahami interaksi di antara patogen saat mengembangkan strategi untuk mempertahankan populasi tanaman yang sehat.


Infeksi dini memicu infeksi selanjutnya

Gulma pinggir jalan yang umum, Plantago lanceolata berasal dari Eropa, tempat penelitian ini berlangsung, dan Asia; itu juga biasa ditemukan di Amerika Utara. Infeksi oleh patogen Podosphaera plantaginis, jamur embun tepung, mudah dikenali dengan mata telanjang.

Di alam liar, populasi tanaman terpapar dan terinfeksi oleh beberapa strain embun tepung selama masa hidup mereka. Para penulis bertanya-tanya apakah paparan sebelumnya terhadap satu galur embun tepung mempengaruhi kerentanan tanaman sampai sedetik.

Untuk mensimulasikan apa yang akan terjadi di alam liar, penulis mengambil tanaman muda yang bebas penyakit dan menyikat spora patogen dari salah satu dari empat strain patogen ke dalam satu daun per tanaman. Sisa daunnya ditutup sementara dengan kantong plastik.

Daun yang diinokulasi kemudian ditutup dengan kantong tahan spora selama percobaan, yang mencegah penyebaran infeksi antara daun tersebut dan daun lainnya. Metode ini berhasil karena embun tepung menghasilkan infeksi lokal pada permukaan daun yang tidak menyebar secara sistemik di dalam tanaman. Jika tidak, tanaman kontrol yang identik menerima inokulasi palsu, bukan spora embun tepung.

Tanaman tersebut kemudian ditempatkan di lingkungan taman yang umum di lahan yang luas (tanpa tanaman lokal atau embun tepung), di mana mereka secara bersamaan terkena keempat strain patogen.

Penczykowski dan rekan penulis pertama Fletcher Halliday, peneliti pascadoktoral saat ini di laboratorium Laine, menemukan bahwa tidak satu pun dari empat galur embun tepung yang diinokulasi ke tanaman melindungi tanaman dari infeksi sekunder. Faktanya, sebelum terkena jamur membuat tanaman lebih rentan terhadap infeksi embun tepung kedua dibandingkan dengan kontrol yang naif infeksi.

"Jika Anda melihat setiap strain secara individual, beberapa strain lebih baik daripada yang lain dalam mempromosikan infeksi di kemudian hari," kata Penczykowski.

"Karena tanaman tanaman juga dapat terpapar pada keragaman galur patogen selama musim tanam tertentu, memahami cara galur patogen yang berbeda berdampak satu sama lain penting untuk mengembangkan strategi pengendalian penyakit yang berkelanjutan dalam sistem pertanian."

Ke alam liar

Ilmuwan terkadang menempatkan kelompok tanaman penjaga rumah kaca yang sehat dan tumbuh di rumah kaca ke dalam populasi lapangan untuk mengukur risiko infeksi patogen. Melakukan ini dengan tanaman sentinel memungkinkan peneliti untuk mengontrol latar belakang genetik, usia dan kondisi.

Untuk menguji bagaimana inokulasi sebelumnya mempengaruhi kemungkinan tanaman terinfeksi selama epidemi di populasi liar, penulis menginokulasi tanaman seperti yang mereka lakukan dalam percobaan kebun biasa (sekali lagi, dengan kontrol yang tidak diinokulasi untuk perbandingan). Kecuali kali ini, mereka memindahkan pot tanaman sentinel ke populasi liar dan menunggu spora jamur alami tiba.

Para peneliti menemukan bahwa tanaman sentinel yang terinfeksi sebelumnya lebih sering terkena infeksi jamur sekunder daripada tanaman kontrol yang tidak pernah terinfeksi. Ini benar meskipun satu-satunya cara tumbuhan menangkap strain patogen alami adalah melalui angin.

"Apa yang kami lihat di kebun bersama dan percobaan tanaman sentinel kami adalah bahwa tanaman yang sebelumnya diinokulasi lebih rentan terhadap infeksi di kemudian hari," kata Halliday. "Tapi bisakah kita mendeteksi tanda tangan fasilitasi strain patogen pada populasi tumbuhan liar yang terinfeksi secara alami? Itu akan membutuhkan survei intensif dinamika patogen tumbuhan liar."


Dan ke alam liar para ilmuwan pergi – yaitu, menggunakan data dari populasi liar yang untungnya dikumpulkan tahun sebelumnya.

Dalam survei intensif terhadap 13 populasi lapangan, para ilmuwan melacak infeksi jamur pada tanaman liar selama dua bulan. Mereka menandai tanaman karena menemukan infeksi jamur; jika tidak, mereka tidak dimanipulasi dengan cara apapun dan telah tumbuh di lapangan sepanjang hidup mereka.

Sebidang daun kecil dari setiap tanaman yang terinfeksi dipotong dan dibawa ke laboratorium untuk mengidentifikasi strain jamur yang menginfeksi tanaman pada waktu yang berbeda sepanjang musim tanam.

Pentingnya menjadi lebih awal

Strain embun tepung bervariasi dalam kemampuannya untuk bertahan hidup di musim dingin dan dalam waktu siklus reproduksinya.

Beberapa strain tiba lebih awal pada musim tanam dan kemungkinan besar merupakan strain yang berhasil melewati musim dingin dan berkembang biak dengan cepat.

Halliday mempelajari data genetik yang dikumpulkan dari survei terhadap 13 populasi lapangan dan menemukan bahwa galur yang terdeteksi di awal musim biasanya memfasilitasi infeksi berikutnya, dan galur yang sampai ke populasi di akhir musim mendapat manfaat dari fasilitasi itu.

"Strain yang datang lebih awal adalah strain yang mendorong perjalanan epidemi dan juga mempengaruhi keragaman strain patogen yang berkumpul dalam populasi tanaman," kata Halliday.

"Dengan kata lain, strain yang siap menghantam tanah pada musim semi dapat berdampak pada dinamika ekologi dan evolusi dari interaksi tumbuhan-patogen," tambah Penczykowski.

You may also like...

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.