Pemuliaan tingkat lanjut membuka jalan bagi kacang tahan penyakit – Sains Terkini


Bagi banyak orang di Afrika dan Amerika Latin, kacang merupakan makanan pokok yang penting. Secara historis digambarkan sebagai "daging orang miskin," kacang kaya akan protein dan mineral, isi yang terjangkau dan sesuai. Itu sebabnya mereka disajikan setiap hari, sering dengan beberapa kali makan.

Namun, di banyak daerah, penyakit tanaman sangat mengurangi hasil kacang. Sebagai contoh, penyakit bercak daun sudut yang ditakuti dapat menyebabkan hilangnya hasil hingga 80 persen – terutama di Afrika, di mana petani kecil jarang memiliki kesempatan untuk melindungi tanaman mereka dengan fungisida.

Pemuliaan berbantuan genomik

Bekerja dengan Bodo Raatz dan timnya di Pusat Internasional untuk Pertanian Tropis (CIAT), para peneliti ETH dari kelompok yang dipimpin oleh Bruno Studer, Profesor Pemuliaan Tanaman Molekuler, menyelidiki ketahanan kacang terhadap penyakit bercak daun sudut. Temuan mereka sekarang memungkinkan varietas kacang tahan penyakit untuk dibiakkan lebih cepat dan selektif untuk berbagai daerah penghasil kacang.

Metode mereka dibangun berdasarkan analisis genom dari kacang-kacangan yang berpotensi cocok untuk pengembangbiakan varietas baru yang tahan. Profil genetik yang dihasilkan memberikan informasi apakah keturunan dari perkawinan silang dua varietas akan resisten terhadap strain patogen yang berbeda dan terjadi secara lokal (dikenal sebagai patotipe).

Profil genetik dibuat untuk 316 varietas

Michelle Nay, yang melaksanakan proyek tersebut sebagai bagian dari tesis doktoralnya dalam kelompok Studer's, memulai dengan mengumpulkan sebanyak mungkin benih kacang yang berbeda dari gudang benih CIAT. Secara total, ia mengumpulkan 316 varietas berbeda yang menunjukkan karakteristik yang sesuai untuk ketahanan pengembangbiakan jamur yang menyebabkan penyakit bercak daun sudut.

Selanjutnya, Nay menanam kacang dari koleksinya di Uganda dan Kolombia, baik di rumah kaca maupun di ladang. Tujuannya adalah untuk mengetahui apakah dan bagaimana reaksi berbagai varietas terhadap berbagai patotipe jamur di masing-masing negara, dan kemudian untuk mengidentifikasi dasar genetik resistensi penyakit.

Nay juga membuat profil genetik resolusi tinggi untuk masing-masing jenis kacang 316 berdasarkan variasi dalam DNA mereka yang dikenal sebagai penanda genetik, dan mengidentifikasi penanda mana yang terjadi hanya pada kacang tahan penyakit. Dia kemudian menggunakan penanda ini untuk memprediksi keturunan mana yang resisten terhadap patotipe mana di negara tertentu, dan yang mana yang rentan terhadap penyakit.

Peningkatan pada pemuliaan tanaman konvensional

"Metode kami sangat mempercepat proses pemuliaan," kata Studer. Ini adalah langkah besar ke depan karena kawin silang sebelumnya merupakan permainan angka dan melibatkan pengujian setiap tanaman untuk ketahanannya, ia menjelaskan. Sekarang, berdasarkan uji genetik, adalah mungkin untuk memprediksi ketahanan tanaman tanpa mengujinya dalam uji coba lapangan yang melelahkan. "Ini merupakan bantuan besar dalam pengembangbiakan kacang dan berita bagus bagi orang-orang yang sangat mengandalkan kacang sebagai makanan pokok mereka," kata Studer.

Pekerjaan kelompok ini untuk menyediakan kacang tahan penyakit juga akan membantu mengurangi penggunaan pestisida global. Seperti yang ada sekarang, Studer menjelaskan, penggunaan fungisida adalah umum untuk penanaman kacang di Amerika Latin, tetapi hampir tidak ada di Afrika karena banyak petani tidak memiliki akses ke pestisida, atau tidak tahu bagaimana menggunakannya dengan aman dan efisien: "Kacang tahan penyakit adalah kemenangan ganda: petani di Amerika Latin dapat mengurangi penggunaan pestisida mereka sementara petani di Afrika dapat meningkatkan hasil panen mereka bebas pestisida."

Teknologi sederhana, murah dan open-source

CIAT mendistribusikan benih dari proyek ini ke berbagai sub-organisasi yang kemudian memasoknya ke peternak. Metode analitik untuk menentukan penanda genetik relatif sederhana dan murah untuk diterapkan, membuatnya layak untuk digunakan di laboratorium pertanian di negara-negara yang bersangkutan. Biayanya kurang dari 0,2 CHF untuk menguji penanda genetik, Nay menjelaskan, yang merupakan jumlah yang terjangkau untuk laboratorium di negara-negara yang kurang makmur. Terlebih lagi, semua temuan dari studi ini tersedia melalui akses terbuka. "Dengan cara ini, pekerjaan kami menjangkau orang-orang yang benar-benar membutuhkan sumber daya semacam ini," Nay menekankan.

Nay dan Studer mengerjakan proyek ini bekerja sama erat dengan CIAT. Pusat penelitian global menjalankan program pemuliaan terbesar di daerah tropis dan memiliki beberapa ribu varietas kacang dalam gudang benihnya. Di kantor pusatnya di Kolombia, CIAT membiakkan varietas kacang baru, menguji benih, dan, dalam kemitraan dengan Aliansi Penelitian Kacang Pan-Afrika, membuat benih tersedia untuk petani untuk penanaman.

Bekerja sama dengan CIAT, Studer dan kelompoknya sekarang akan melakukan proyek tindak lanjut untuk memperbaiki metode pemuliaan mereka. Sementara para peneliti sebelumnya berfokus pada penanda untuk satu penyakit tertentu, proyek baru akan mengambil pendekatan yang lebih holistik karena mereka berusaha untuk menggunakan profil genom tersebut untuk memprediksi sebanyak mungkin karakteristik tanaman.

You may also like...

Leave a Reply

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