KEMENTERIAN PERTANIAN
DIREKTORAT JENDERAL PERKEBUNAN

Respon Patogen Dan Penyakit Tanaman Terhadap Perubahan Iklim

Diposting     Sabtu, 20 November 2021 09:11 pm    Oleh    ditjenbun



Penyakit tanaman merupakan hasil interaksi antara tanaman inang yang rentan, patogen yang virulen, dan lingkungan yang mendukung. Oleh sebab itu, perubahan iklim (peningkatan suhu, peningkatan CO2, tingkat ozon, kekeringan, dan lain sebagainya) dapat mempengaruhi kejadian dan keparahan penyakit tanaman serta mempengaruhi evolusi  tanaman dan patogennya (Eastburn et al.2011).

Pengaruh perubahan iklim terhadap patogen

Menurut Agrios, 2005. Kondisi lingkungan (suhu, curah hujan, dan kelembapan) yang mendekati optimal bagi perkembangan patogen jika terjadi dalam kurun  waktu yang lama dapat menyebabkan epidemi penyakit yang lebih merusak bagi tanaman. Sebagai contoh, kerapatan dan struktur kanopi tanaman dapat mempengaruhi suhu, kelembaban, ketersediaan sinar ultraviolet (UV), kepadatan tanaman dan daun, serta kebasahan daun, sehingga mendorong perkembangan patogen yang  menyukai kondisi lembab menjadi lebih tinggi (Huber dan Gillespie, 1992).

Fekunditas patogen pada beberapa penelitian telah terbukti meningkat dengan adanya peningkatan kadar CO2, sehingga dapat mempercepat terjadinya evolusi sebagai bentuk adaptasi patogen terhadap perubahan iklim (Chakraborty dan Datta.2003). Menurut Leglar et al. 2012, perubahan iklim sangat mempengaruhi reproduksi pathogen, sehingga dapat meningkatkan potensi evolusi populasi dari patogen. Terkait dengan migrasi dan adaptasi terhadap perubahan iklim, sebagian besar pathogen memiliki keunggulan dibandingkan tanaman, karena periode generasinya yang lebih pendek serta kemampuannya untuk menyebar dengan cepat dengan bantuan angin dan vektor.

Pengaruh perubahan iklim terhadap tanaman serta interaksi antara tanaman inang dan pathogen

Perubahan iklim secara langsung dapat mempengaruhi beberapa aspek biologi tanaman inang, termasuk fenologinya (penuaan), kandungan gula dan pati, kandungan nitrogen dan fenol, jumlah akar dan pucuk, jumlah dan ukuran daun, jumlah dan komposisi lilin pada daun, perubahan kepadatan stomata, dan konduktasi dan eksudasi akar. Setiap perubahan yang terjadi pada salah satu bagian tersebut dapat mempengaruhi infeksi dan kolonisasi pathogen pada tanaman inang (Colhoun.1973).

Kelembaban dan suhu dapat mempengaruhi perkembangan penyakit dengan mempengaruhi kerentanan tanaman inang terhadap infeksi. Cekaman air dapat menyebabkan penutupan stomata dan mengurangi fotosintesis. Pertumbuhan daun terhambat, dan terjadi perubahan pada jumlah pucuk tanaman, akar, dan tunas, yang berakibat pada terganggunya produksi zat –zat pertahanan bagi tanaman, sehingga tanaman menjadi rentan terhadap serangan pathogen.

Pengaruh peningkatan suhu pada tanaman tergantung pada musim. Stress tanaman yang disebabkan oleh meningkatnya suhu menimbulkan gejala yang mirip dengan gejala akubat cekaman kekeringan seperti layu, dan daun terbakar (Wang et al.2003).

Meningkatnya CO2 dan konsentrasi ozon dapat mengubah fungsi tanaman.  Fotosintesis, luas daun, tinggi tanaman, jumlah tunas dan akar, kandungan gula dan pati, meningkat dengan adanya konsentrasi CO yang lebih tinggi, serta menghasilkan perubahan fisiologis tanaman  seperti organ tanaman yang menjadi lebih besar (Pritcard et al.1999).  keadaan tersebut berakibat pada meningkatnya infeksi pathogen pada tanaman karena pertumbuhan tanaman menjadi lebih padat, ketersediaaan jaringan tanaman inang lebih tinggi serta meningkatnya kelembaban relatif tanaman (Chakraborty dan Datta. 2003).

Pengaruh peningkatan konsentrasi ozon dapat mengubah struktur dan sifat permukaan daun, sehingga dapat mempengaruhi proses inokulasi dan infeksi pathogen pada tanaman (Sandermann.2000). ozon meningkatkan proses penuaan  yang berakibat pada terbentuknya nekrosis pada daun sehingga jamur-jamur nekrotrifik dapat dengan mudah menginfeksi daun.

Pengaruh perubahan iklim terhadap interaksi mikroba

Peningkatan karbon dapat mempengaruhi komunitas mikroba dalam tanah. Drigo et al.2010 meneliti bagaimana interaksi  Mikoriza arbuscular terhadap peningkatan CO di atmosfer. Terjadi pergeseran populasi Mikoriza arbuscular  aktif dibawah peningkatan CO. Kondisi ini diikuti dengan perubahan komunitas bakteri dan jamur lain di rhizosfer. Hasil penelitian tersebut memperkuat bukti bahwa perubahan iklim mampu menyebabkan penurunan keanekaragaman hayati dan peningkatan stress tanaman sehingga pada gilirannya akan mempengaruhi pertumbuhan tanaman dan kemampuan tanaman untuk menahan serangan pathogen.

Peningkatan suhu dapat menyebabkan RH menjadi lebih rendah, tingkat RH yang lebih rendah mengakibatkan populasi mikroba menjadi lebih kecil, karena banyak mikroorganisme tidak dapat mentolerir kondisi kering. Secara keseluruhan, suhu dan tingkat RH yang ekstrem diprediksi akan mempengaruhi populasi mikroba yang berasosiasi dengan permukaan tanaman. Populasi mikroba berperan dalam melawan pathogen tanaman, sehingga setiap perubahan populasi tersebut dapat mempengaruhi kesehatan tanaman.

Pengaruh dampak perubahan iklim terhadap vektor penyakit tanaman

Perubahan iklim dapat mempengaruhi populasi tanaman inang dan vektor serangga, sehingga mempengaruhi penyebaran virus tanaman (Malmstrom et al.2011). perubahan iklim yang mempengaruhi fenologi dan fisiologi inang, dapat mempengaruhi kerentanan tanaman terhadap virus dan kemampuan virus untuk menginfeksi tanaman serta jangkauan geografis dan kepadatan inang altenatif.  Perubahan iklim dapat mempengaruhi daya Tarik inang terhadap vektor dan/atau penularan virus. Perubahan iklim dapat mempengaruhi stabilitas virus, replikasi dan laju pergerakan serta sinergisme dan komplemensi antar virus (Canto et al.2009).

Bukti penelitian terhadap pengaruh peningkatan CO2 menunjukkan bahwa konsentrasi CO atmosfer yang lebih tinggi dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap virus tertentu. Padahal, titer protein selubung virus pada daun tembakau burkurang secara significant pada kondisi konsentrasi CO yang tinggi (Matros et al.2006). kultivar tembakau yang tahan virus ditemukan lebih sensitif terhadap peningkatan kadar ozon dari pada kultivar yang peka terhadap virus (Ye et al.2012).

Peningkatan suhu dapat mempengaruhi dua jenis mekanisme resistensi antivirus pada tanaman: 1) pembekuan gen berdasarkan gangguan asam ribonukleat (RNA) dan 2) resistensi berdasarkan pengenalan protein-protein. RNAi mempertahankan tanaman dari virus dengan menggunakan RNA pengganggu  (siRNA) untuk menghancurkan RNA virus.  Pembungkaman RNA meningkat dengan meningkatnya suhu hal tersebut ditunjukan dengan munculnya daun dengan gejala ringan (Sigh et al.2004).

Sejumlah penelitian telah dilakukan untuk mengetahui pengaruh peningkatan CO2 , suhu,dan tingkat ozon pada vektor virus tanaman. Vektor yang paling umum  adalah kutu daun, lalat, dan wereng. Menurut Yamamura dan Kiritani.1998 populasi kutu daun meningkat sejalan dengan meningkatnya suhu. Hal serupa juga disebutkan oleh Roos et al 2011 yang menyatakan bahwa pada kondisi suhu yang meningkat resiko tanaman yang terinfeksi virus lebih tinggi karena populasi vektor yang meningkat.

Pengaruh perubahan iklim terhadap pengelolaan penyakit tanaman

Praktek agronomi, seperti rotasi tanaman, pengolahan tanah, pemupukan, sistem irigasi, pemilihan lokasi tanam, penggunaan varietas tahan, sanitasi dapat digunakan untuk mencegah terjadinya peningkatan resiko penyakit akibat perubahan iklim (Juroszek dan von Tiedemann, 2011). Hampir tidak ada informasi mengenai pengaruh perubahan iklim terhadap pengendalian hayati penyakit tanaman.

Mengatasi perubahan patosistem

Pergeseran pada salah satu komponen segitiga penyakit dapat mempengaruhi besarnya ekspresi penyakit  dalam patosistem tertentu. Oleh karena itu, tidak mengherankan jika pola penyakit akan terus berubah-ubah sebagai respon terhadap  perubahan iklim terhadap pathogen dan inangnya.

Solusi utama untuk penyesuaian tanaman terhadap perubahan iklim adalah pemuliaan tanaman untuk memperoleh karakteristik tanaman yang diinginkan terkait dengan kebutuhan dimasa yang akan datang. Program pemuliaan tanaman perkebunan, pangan, hortikultura yang menghasilkan keragaman genetik yang toleran terhadap cekaman biotik dan abiotik, dengan tidak mengesampingkan tujuan pemuliaan tradisional seperti hasil, kualitas, serta daya simpan produk pertanian.

Oleh: Merry Indriyati Karosekali, Nilam Sari Sardjono, Romauli Siagian.

Daftar Pustaka

Agrios, G. N. 2005. Plant pathology. 5th ed. London, UK: Elsevier Academic Press.

Canto, T., M. A. Aranda, and A. Freres. 2009. Climate change effects on physiology and population processes of hosts and vectors that influence the spread of hemipteran-borne plant viruses. Glob. Change Biol. 15:1884–1894

Chakraborty, S., and S. Datta. 2003. How will plant pathogens adapt to host plant resistance at elevated CO2 under a changing climate? New Phytol. 159:733–742

Eastburn, D. M., A. J. McElrone, and D. D. Bilgin. 2011. Influence of atmospheric and climatic change on plant–pathogen interactions. Plant Pathol. 60:54–69.

Huber, L., and T. J. Gillespie. 1992. Modeling leaf wetness in relation to plant disease epidemiology. Annu. Rev. Phytopathol. 30:553–577.

Juroszek, P., and A. von Tiedemann 2011. Potential strategies and future requirements for plant disease management under a changing climate. Plant Pathol. 60:100–112

Malmstrom, C. M., U. Melcher, and N. A. Bosque-Pérezc. 2011. The expanding field of plant virus ecology: Historical foundations, knowledge gaps, and research directions. Virus Res. 159:84–94

Matros, A., S. Amme, B. Ketting, G. H. Buck-Sorlin, U. Sonnewald, and H.-P. Mock. 2006. Growth at elevated CO2 concentrations leads to modified profiles of secondary metabolites in tobacco cv. Samsun NN and to increased resistance against infection with Potato virus Y. Plant Cell Environ. 29:126–137

Sandermann Jr., H. 2000. Ozone/biotic disease interactions: Molecular biomarkers as a new experimental tool. Environ. Pollut. 108:327–332

Yamamura, K., and K. Kiritani. 1998. A simple method to estimate the potential increase in the number of generations under global warming in temperate zones. Appl. Entomol. Zool. 33:289–298

Ye, L., X. Fu, and F. Ge. 2012. Enhanced sensitivity to higher ozone in a pathogenresistant tobacco cultivar. J. Exp. Bot. 63:1341–1347.


Bagikan Artikel Ini