Strategi utama yang sering digunakan untuk mengendalikan hama dan penyakit yang merusak tanaman adalah penggunaan pestisida, meskipun hama dan penyakit tersebut dapat dikendalikan tetapi menimbulkan permasalahan baru yaitu munculnya spesies yang resistensi terhadap pestisida tersebut, yang berakibat menghambat upaya pengendalian selanjutnya. Oleh karena itu, timbul permintaan mendesak dari berbagai pihak akan teknologi pengendalian hama dan penyakit tanaman yang inovatif, efektif, berkelanjutan, dan aman.

Salah satu metode pengendalian populasi serangga yang sering digunakan adalah pelepasan sejumlah besar jantan mandul ke dalam populasi alami. Sejak tahun 1930-an, para peneliti pertanian telah menggunakan metode tertentu untuk melepaskan serangga jantan mandul ke alam liar dalam rangka membantu mengendalikan dan membasmi populasi hama. Strategi pengendalian ini pertama kali diusulkan pada tahun 1955 oleh Edward Knipling, yang mengusulkan pelepasan jantan mandul untuk menekan populasi serangga, sehingga terciptalah teknik serangga steril atau sterile insect technique (SIT). Sejak itu, SIT telah berhasil diterapkan untuk menekan populasi liar dari berbagai serangga, seperti dalam pemberantasan lalat cacing Cochliomyia hominivorax di Amerika Serikat dan Meksiko. Metode yang digunakan yaitu dengan melakukan proses iradiasi pada serangga jantan dan metode berbasis radiasi ini masih tetap berlanjut sampai hari ini di Meksiko dan sebagian Amerika Tengah. Teknik serangga steril (SIT) adalah teknologi yang aman bagi lingkungan dan terbukti dapat digunakan untuk menekan populasi liar serangga hama.

Metodologi tradisional SIT yang awalnya digunakan yaitu dengan mengandalkan agen perusak DNA untuk proses sterilisasi, yang secara substansial hal tersebut dapat mengurangi fitness dan daya saing kawin pejantan secara keseluruhan yang akan  dilepaskan ke alam liar. Untuk mengatasi keterbatasan ini, maka teknik infertilitas yang dimediasi oleh mikroba, seperti teknik serangga inkompatibel atau Incompatible Insect Technique (IIT) berbasis Wolbachia, dan sistem menyerupai metode SIT genetik modern seperti pelepasan serangga pembawa penyakit mematikan atau Release of Insects carrying a Dominant Lethal (RIDL), dan metodologi lain yaitu dengan melepaskan jantan fertil yang secara genetik dapat membunuh serangga betina seperti metode RIDL khusus betina atau female-specific RIDL (fsRIDL), dan metode penghancur kromosom X yang terkait dengan autosomal yang juga telah dikembangkan.

Meskipun teknologi genetik SIT generasi pertama ini memberikan kemajuan yang signifikan, tetapi ternyata terdapat kelemahan pada metode-metode tersebut. Sebagai contoh, metode IIT secara ketat tidak membolehkan betina yang terinfeksi untuk dilepaskan kea lam liar, yang mana hal tersebut tidak mungkin tercapai 100% pada kenyataannya di lapangan, dan penggunaan tetrasiklin yang diketahui dapat menurunkan tingkat microbiota, serta membahayakan fitness jantan RIDL/fsRIDL, selain itu metode penghancur kromosom X pada prinsipnya hanya dapat dikembangkan pada spesies dengan kromosom seks heterogametik, sehingga membatasi penerapan yang luas untuk spesies lain. Oleh karena itu, akan menguntungkan secara logistik untuk menggunakan metode teknologi berbasis SIT baru yang lebih efisien, dapat menyortir jenis kelamin dan mensterilkan jantan secara bersamaan dan tanpa mempengaruhi fitness dari serangga jantan secara signifikan.

Sebagai alternatif, teknologi terbaru berbasis CRISPR yang disebut precision-guided SIT (pgSIT), telah dikembangkan pada lalat. PgSIT berfungsi dengan memanfaatkan presisi dan akurasi CRISPR untuk secara bersamaan mengganggu gen yang penting untuk kelangsungan hidup/viabilitas betina dan fertilitas jantan. Metode ini menggunakan skema pemuliaan sederhana yang membutuhkan dua strain homozigot, salah satunya mengekspresikan gen Cas9 dan yang lainnya mengekspresikan RNA pemandu ganda atau double-guide RNAs (dgRNA). Perkawinan tunggal antara strain ini secara mekanis akan menghasilkan knockout biallelic dominan pada kedua target gen yang sinkron dengan RNA-guided selama fase perkembangan dan menghasilkan penetrasi lengkap terhadap fenotipe yang diinginkan pada semua keturunan dengan mengubah fenotipe resesif menjadi fenotipe dominan dalam satu generasi. Dibandingkan dengan metode genetik sebelumnya, pgSIT tidak memerlukan penggunaan radiasi, Wolbachia, atau antibiotik, dan tidak akan bertahan lama di lingkungan. pgSIT menawarkan metode penekanan populasi serangga hama yang jauh lebih unggul daripada pendekatan genetik yang ada. Namun, perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk bisa mengaplikasikan metode ini.

Terlepas dari sifatnya yang aman secara inheren, metode pgSIT penggunaannya masih memerlukan modifikasi genetik dan otorisasi regulasi yang harus dikaji sebelum diimplementasikan. Meskipun ini dapat dilihat sebagai batasan (21), kami tidak berharap memperoleh otorisasi tersebut tidak dapat diatasi. Faktanya, kami membayangkan pgSIT diatur dengan cara yang mirip dengan teknologi RIDL Oxitec, yang telah berhasil digunakan di banyak lokasi dan baru-baru ini menerima otorisasi penggunaan eksperimental di AS. Secara umum, karakter inherent self-limiting yang melekat pada pgSIT menawarkan alternatif aman yang dapat dikontrol untuk teknologi yang dapat bertahan dan menyebar di lingkungan. Ke depan, diharapkan metode pgSIT dapat menyediakan alternatif teknologi yang efisien, aman, terukur, dan ramah lingkungan untuk pengendalian populasi serangga hama agar produktivitas pertanian dapat terjaga.

Penulis : Anisa K. Al Idrus, S.Si

Daftar Pustaka

• Adelman, Z. et al. Rules of the road for insect gene drive research and testing. Nat. Biotechnol. 35, 716–718 (2017).
• Champer, J., Buchman, A. & Akbari, O. S. Cheating evolution: engineering gene drives to manipulate the fate of wild populations. Nat. Rev. Genet. 17, 146–159 (2016).
• Dyck, V. A., Hendrichs, J. & Robinson, A. S. Sterile Insect Technique: Principles and Practice in Area-Wide Integrated Pest Management. (Springer Science & Business Media, 2006).
• Klassen, W. & Curtis, C. F. in Sterile Insect Technique: Principles and Practice in Area-Wide Integrated Pest Management. (eds Dyck, V. A., Hendrichs, J. & Robinson, A. S.) 3–36 (Springer, 2006).
• N. P. Kandul, J. Liu, H. M. Sanchez C, S. L. Wu, J. M. Marshall, O. S. Akbari, Transforming insect population control with precision guided sterile males with demonstration in flies. Nat. Commun. 10, 84 (2019).
• Thomas, D. D. Insect population control using a dominant, repressible, lethal genetic system. Science 287, 2474–2476 (2000).