Enzim dari Jamur Menjadikan Penyakit Blas Mematikan Tanaman Padi

KOMPAS/DEFRI WERDIONO

Pani (80), petani di Desa Lang-lang, Kecamatan Singosari, Kabupaten Malang, Jawa Timur, tengah menunggu tanaman padi miliknya, Kamis (1/12/2022).

JAKARTA, KOMPAS — Para peneliti berhasil mengungkap struktur enzim dan cara kerjanya yang membantu jamur Magnaporthe oryzae membunuh tanaman padi. Temuan ini dapat mendorong pada penemuan fungisida baru untuk menghadapi penyakit blas yang membunuh 10-30 persen tanaman padi secara global per tahun.

Temuan ini dipublikasikan ahli biokimia University of California (UC) Berkeley, Michael Marletta, dan tim dalam jurnal Proceedings of the National Academy of Sciences.

Setiap tahun, penyakit blas, yang disebabkan oleh patogen jamur Magnaporthe oryzae, menyerang dan membunuh 10-35 persen tanaman padi dunia, tergantung pada kondisi cuaca. Menurut laporan ahli proteksi tanaman Suryo Wiyono dalam orasi pengukuhannya sebagai Guru Besar Fakultas Pertanian IPB University tahun lalu, penyakit blas pada padi menyebabkan kerugian di Indonesia hingga Rp 446 miliar per tahun sepanjang 2011-2019.

Dalam kajian kali ini, Marletta dan tim menemukan bahwa jamur mengeluarkan enzim yang melubangi lapisan luar daun padi yang keras. Begitu masuk, jamur tumbuh dengan cepat dan mau tidak mau membunuh tanaman.

Karena enzim disekresikan ke permukaan daun padi, Marletta optimistis penyemprotan yang tepat sebenarnya bisa efektif menghancurkan kemampuan enzim untuk mencerna dinding tanaman. Dia sekarang meneliti bahan kimia yang bisa menghalangi enzim.

Setiap tahun, penyakit blas, yang disebabkan oleh patogen jamur Magnaporthe oryzae, menyerang dan membunuh 10-35 persen tanaman padi dunia, tergantung pada kondisi cuaca.

”Perkiraannya adalah jika Anda dapat melumpuhkan jamur ini, Anda dapat memberi makan 60 juta lebih banyak orang di dunia,” kata Marletta dalam keterangan yang dirilis UC Berkeley pada Selasa (14/2/2023). ”Enzim ini adalah target yang unik. Harapan kami di sini adalah bahwa kita dapat menyaring untuk menemukan beberapa bahan kimia unik dan membentuk perusahaan untuk mengembangkan penghambat enzim ini.”

Target ini adalah salah satu keluarga enzim yang disebut polisakarida monooksigenase (PMO) yang ditemukan Marletta dan rekannya di UC Berkeley sekitar 10 tahun lalu pada jamur lain yang lebih tersebar luas, Neurospora. Polisakarida adalah polimer gula yang mengandung pati serta serat keras yang membuat tanaman kokoh, termasuk selulosa dan lignin. Enzim PMO memecah selulosa menjadi potongan-potongan kecil, membuat polisakarida rentan terhadap enzim lain, seperti selulase, dan mempercepat pemecahan serat tanaman.

”Ada kebutuhan mendesak untuk strategi pengendalian yang lebih berkelanjutan untuk penyakit blas padi, khususnya di Asia Selatan dan Afrika sub-Sahara,” kata Nicholas Talbot, yang merupakan kolega dan rekan penulis Marletta, pakar penyakit tanaman dan Direktur Eksekutif The Sainsbury Laboratorium di Norwich, Inggris Raya.

”Mengingat pentingnya polisakarida monooksigenase untuk infeksi tanaman, ini mungkin menjadi target berharga untuk mengembangkan bahan kimia baru yang dapat diterapkan pada dosis jauh lebih rendah daripada fungisida yang ada dan dengan potensi dampak lingkungan lebih kecil. Mungkin juga menjadi target untuk bahan kimia sepenuhnya—pendekatan bebas juga, seperti pembungkaman gen.”

Baca juga : Marjuni Berbagi Inovasi untuk Tanam Padi

NATURE REVIEW MICROBIOLOGY

Dalam waktu sekitar satu minggu, spora jamur Magnaporthe tumbuh dan menyerang daun padi, menetap di dalam dan menghasilkan lebih banyak spora untuk menyebarkan infeksi ke seluruh sawah.

Mendegradasi selulosa

Temuan ini dimulai saat mahasiswa doktoral UC Berkeley, Will Beeson dan Chris Phillips, menemukan bahwa enzim ini mendegradasi selulosa tanaman jauh lebih cepat daripada enzim lain sehingga memiliki potensi untuk mengubah biomassa menjadi polimer gula yang dapat difermentasi lebih mudah menjadi biofuel. Jamur menggunakan PMO untuk menyediakan sumber makanan.

Mereka kemudian menemukan petunjuk bahwa beberapa PMO jamur dapat melakukan lebih dari sekadar mengubah selulosa menjadi makanan. PMO ini diaktifkan pada tahap awal infeksi, menyiratkan bahwa mereka penting dalam proses infeksi daripada menyediakan makanan.

Dipimpin oleh rekan pascadoktoral Alejandra Martinez-D’Alto, para ilmuwan UC Berkeley secara biokimia mengarakterisasi PMO unik ini, yang disebut MoPMO9A. Sementara rekan pascadoktoral Talbot dan UC Berkeley, Xia Yan, menunjukkan bahwa mematikan enzim mengurangi infeksi pada tanaman padi.

Marletta dan rekannya di UC Berkeley telah menemukan PMO serupa pada jamur yang menyerang anggur, tomat, selada, dan tanaman utama lain, yang berarti temuan baru ini dapat diterapkan secara luas terhadap penyakit jamur tanaman.

Baca juga : Pengetahuan Petani tentang Hama Padi Perlu Ditingkatkan

”Bukan hanya beras yang dapat digunakan oleh penghambat molekul kecil. Mereka dapat digunakan secara luas untuk melawan berbagai patogen tanaman yang berbeda,” kata Marletta. ”Saya pikir masa depan untuk ini, dalam hal pengembangan obat untuk patogen tanaman, cukup menarik. Itulah sebabnya, kami akan mengejar ilmu dasarnya, seperti yang selalu kami lakukan, dan mencoba menyatukan potongan-potongan untuk memutarnya. Keluar sebagai sebuah perusahaan,” ujarnya.