Agrikultur memainkan peran vital dalam ketahanan pangan global, dengan lebih dari 80% tanaman berfungsi sebagai sumber utama makanan dan nutrisi bagi manusia dan hewan ternak. Namun, sektor ini menghadapi salah satu tantangan terbesar, yaitu serangan hama. Hama tanaman tidak hanya merusak kualitas nutrisi, tetapi juga secara signifikan menurunkan hasil panen. Laporan menunjukkan bahwa hama dapat menyebabkan kerugian lebih dari 40% hasil pertanian dunia, yang secara langsung berdampak negatif pada ketahanan pangan global.

Selama beberapa tahun, masalah hama dapat diatasi menggunakan pestisida, yang merupakan metode paling umum dan efektif untuk mengendalikan serangan hama dalam waktu singkat. Namun, penggunaan pestisida secara berlebihan dan berulang telah menimbulkan sejumlah masalah, termasuk resistensi hama.

Resistensi hama adalah kemampuan hama untuk bertahan hidup dan berkembang biak meskipun telah terpapar pestisida yang sebelumnya efektif membasmi mereka. Fenomena ini terjadi ketika hama mengalami adaptasi genetik akibat paparan pestisida secara berulang atau dalam jangka panjang, sehingga pestisida menjadi kurang efektif. Resistensi hama menjadi tantangan serius dalam pengendalian hama karena memerlukan dosis yang lebih tinggi atau penggantian dengan jenis pestisida baru, yang pada akhirnya dapat meningkatkan biaya dan risiko terhadap lingkungan serta kesehatan manusia dan hewan non-target.

Untuk mengatasi masalah tersebut, telah banyak penelitian yang bertujuan untuk mengembangkan metode dan teknologi terbaru yang diharapkan akan lebih efektif dan efisien dalam mengontrol hama di sektor agrikultur.

Salah satu pendekatan inovatif yang saat ini masih berusaha dikembangkan adalah pembuatan tanaman yang resisten terhadap hama dengan memanfaatkan RNA interference (RNAi).

Mekanisme RNAi

Sumber : Mao, L., et al. (2021)

RNAi merupakan mekanisme yang menghambat ekspresi gen dengan cara memperkenalkan RNA beruntai ganda (dsRNA) yang menargetkan mRNA, sehingga mencegah proses translasi. Metode ini dirancang untuk menargetkan gen-gen spesifik yang berperan penting dalam pertumbuhan, perkembangan, dan reproduksi hama, tanpa merugikan spesies non-target. Secara umum, strategi ini dikenal sebagai spray induced gene silencing (SIGS), yang membuka jalan bagi pengembangan pestisida yang lebih ramah lingkungan dan memiliki dampak minimal pada organisme non-target.

Pada tumbuhan, mekanisme gene silencing terhadap hama target menggunakan RNA interference (RNAi) dapat dilakukan dengan bantuan vektor bakteri, seperti Agrobacterium tumefaciens. Proses ini dimulai dengan mengkloning gen esensial yang berperan penting bagi hama, kemudian mentransfer gen tersebut ke dalam tumbuhan melalui plasmid yang terdapat pada Agrobacterium. Aplikasi gen yang telah dikloning dapat dilakukan dengan cara disuntikkan, direndam, atau disemprotkan ke bagian tubuh tanaman, seperti akar dan daun.

Setelah gen kloning berhasil masuk ke dalam tubuh tanaman, akan terjadi pembentukan double stranded RNA (dsRNA) yang akan di break down melalui mekanisme tertentu menjadi small interference RNA (siRNA Ketika hama memakan bagian tanaman tersebut, siRNA akan masuk ke dalam tubuh serangga dan memulai proses gene silencing.

Di dalam tubuh serangga, siRNA akan berikatan dengan protein Argonout dan membentuk RNA induced silencing complex (RISC). RISC akan berikatan dengan mRNA yang komplementer dengan sekuen siRNA dan menyebabkan post transcriptional gene sliencing (PTGS) dengan mendegradasi mRNA atau inhibisi translasi sehingga gen tidak bisa diekspresikan. Selain itu, RISC juga dapat menyebabkan modifikasi kromatin di dalam nukleus dan menyebabkan transcriptional gene silencing (TGS).

Penelitian dan pengembangan RNA interference (RNAi) telah banyak dilakukan pada hama nematoda dan jamur (fungi). Sementara beberapa penelitian juga telah mengeksplorasi efek RNAi pada hama serangga, masih diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mengoptimalkan penggunaannya dalam mengatasi berbagai hama yang dapat mengganggu kesehatan tanaman. Selain itu, penting untuk melakukan evaluasi keamanan RNAi dalam tanaman dan dampaknya terhadap kesehatan manusia dan hewan. Upaya lainnya, seperti optimalisasi sistem dan produksi RNAi secara massal dengan harga yang lebih terjangkau juga masih diperlukan agar dapat diterapkan secara luas dalam upaya pengendalian hama.

Nah, demikian ulasan singkat terkait pengembangan RNAi untuk menghadapi tantangan resistensi hama terhadap pestisida. Semoga bermanfaat ya!

Author : Rahmidevi Alfiani  

REFERENSI

Miller, S.A., et al. (2021).Plant Health and Effects on Food Safety and Security in a One Health Framework : Four Case Studies.One Health Outlook.  9 (2) : 1-9.

Mao, L., et al. (2021). RNAi Technology for Plant Protection and its Application in Wheat. Biotech.  2 (2) : 365-374.