PENERAPAN BIOTEKNOLOGI DALAM PENGELOLAAN KETAHANAN HAMA TERHADAP INSEKTISIDA HAYATI M. Sarjan Fakultas Pertanian Universitas MataramMataram-Lombok
Perkembangan pesat di bidang pertanian • pertanian sedang menuju ke bentuk revolusi yang lain , namun saat ini lebih besar pada revolusi genetik yang dinyatakan sebagai revolusi teknologi ketiga mengikuti revolusi di bidang industri dan komputer. •kemajuan dibidang ilmu hayati seperti biologi molekuler, genetika molekuler dan rekayasa genetika telah dikemas menjadi suatu teknologi canggih yang disebut dengan bioteknologi atau rekayasa genetik
Bioteknologi : setiap teknik yang menggunakan organisme hidup atau bagian dari organisme untuk membuat atau memodifikasi suatu produk, memperbaiki sifat suatu tanaman atau hewan, dan mengembangkan mikroorganisme untuk tujuan tersebut
•rekombinan DNA •pemindahan gen •manipulasi dan pemindahan embrio •kultur sel dan jaringan •regenerasi tanaman •antibodi monoklonal.
GLOBAL DEVELOPMENT
Industrial countries
Developing countries
BIOTEKNOLOGI DI BIDANG PERLINDUNGAN TANAMAN
•Tanaman transgenik tahan hama •Tanaman transgenik tahan herbisida •Tanaman tahan terhadap penyakit •Rekayasa genetika agensia pengendalian hama •Pengembangan Biopestisida •Rekayasa genetika tanaman •Sebagai perangkat deteksi penyakit virus
Bt- crop komersial dan tersebar
PRO KONTRA BT-TRANSGENIK PRO
KESEHATAN MANUSIA DAN ORGANISME LAIN
KONTRA
LINGKUNGAN SOSIAL EKONOMI GULMA SUPER
KETAHANAN
PELUANG INOVASI DI BIDANG BIOTEKNOLOGI
Bacillus thuringiensis
bakteri gram positif Menghasilkan ICP selama sporulasi Toxic terhadap hama yang spesific Klas crystal protein bervariasi (lihat tabel) dimanfaatkan secara
conventional (foliar) applications transgenic plants
Kasus Seragga Resisten Terhadap Bt-toksin •Di Lab •Indian Meal Moth ( Plodia interpunctella) 250 fold terhadap Dipel (CriAb) (McGaughei, 1985) • Heliothis virescen (Gahan et al , 2001) •Heliothis armigera ( Arkhus et al, 2001) •Di lapangan •Diamond back moth (Plutella xylostella) •di Hawaii 30-fold ( Tang et al, 1996) •Di Philipina 250 fold terhadap Dipel (CryIAb) •Di Florida 1500 fold terhadap Javalin (CryIAa, CryIAb, CryIAc)
•Pink bollworm (Tabashnik et al, 2000)
•Mekanisme Ketahanan Secara Biokimia •Penurunan receptor binding pada BBMV •Penuruan akrivitas toksin •Degradasi toksin Saat ini masih kurang pengetahuan tentang Mode of action
Ada dua Bt-bindng proptein yang diketahui saat ini •Aminopeptidase-N (APN )(120 kDa dan 170 kDa) • Cadherin-like protein (220 kDa) (Keduanya ditemukan pada Brush Border Membrane
Vesicles (BBMV)
1
2
3
85 kDa
1 anti-toxin antibody and peroxidaseconjugated secondary antibody 2 Bt-toxin and antibodies 3 Peroxidase-conjugated HPL
L
G
GC
Fb
Car
Hem
p85
P85 is found in various tissues of DBM
S
R
Blackening of the peritrophic membrane In resistance strain.
R
R
M
S
p85
P85 in R > S
S
p85
susceptible
susceptible
Bt-toxin
resistant
peritrophic membrane
gut epithelium
DENGAN MENGETAHUI MEKANISME KETAHANAN SECARA MOLEKULER PERTANYAANNYA KEMUDIAN ADALAH : BAGAIMANA CARA MENGANTISIPASI TERJADINYA KETAHANAN TERSEBUT??? JAWABAN : MENCARI BAHAN/ CARA/METODE/TEKNOLOGI YANG MAMPU MENGURANGI / MENGHILANGKAN MOLEKUL PROTEIN KOAGULASI PENYEBAB TERJADINYA KETAHANAN
STRATEGI PENGELOLAAN KETAHANAN HAMA TERHADAP BT DENGAN REKOMBINAN LECTIN
untuk menghindari terjadinya resistensi Bt di lapangan atau untuk mengurangi resistensi yang telah terjadi baik pada tanaman transgenik maupun non-transgenik.
TERIMA KASIH
Table 1. Classification of the Crystal Protein gene of B. thuringiensis
Gene taxon
Cry IA(a) Cyy IA(b) Cry IA( c) Cry IB Cry IC(a) Cry IC(b) Cry ID Cry IE Cry IF Cry IG Cry IIA Cry IIB Cry IIIA Cry IIIB Cry IIIC Cry IIID Cry IVA Cry IVB Cry IVC Cry IVD Cyt A
Spectrum of activity
Lepiodptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera Lepidoptera/Dipteraa Lepidoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Coleoptera Diptera a Diptera a Diptera a Diptera a Diptera a Cytolitic b
Number of amino acids
Predicted mass (kDa)
1176 1155 1178 1207 1189 1177 1165 1171 1174 1156 633 633 644 659 1138 650 1180 1136 675 643 248
134 131 133 138 135 134 133 132 134 130 71 73 71 74 129 73 134 128 78 72 27
Adapted from Hofte and Whitley (1989) aToxic to larva of suborder Nematocera , such as mosquitoes and blackfly larvae, but not to other dipterous larvae b Cytolytic to many different cell types, both vertebrate and invertebrate, in vivo.
N o 1
Common Name Winged Bean Hairy vetch
Taxonomic Name Psophocarpus tetragonolobus
3
Roman Snail
Helix pomatia
4
Peanut
2
Mol.Wt X 103 35
Sub Unit 1
Sugars specificity Gal
139
4
GalNac
79
6
GalNac
120
4
Gal, GalNac
36
2
GlcNac,GalN ac,NEuNac
102
4
Man, Glc
Vicia villosa
Arachis hypogaea 5
6
Wheat germ
Triticum vulgaris
Con A Concavalin A
