Masalah di cakrawala untuk tanaman rekayasa genetika?

hama beradaptasi dengan tanaman rekayasa genetika dengan cara tak terduga, para peneliti telah menemukan. Temuan menggarisbawahi pentingnya memonitor dan melawan resistensi hama terhadap tanaman biotek.

Resistance kapas bollworm untuk tanaman kapas serangga - membunuh melibatkan perubahan genetik yang lebih beragam dari yang diharapkan , sebuah laporan tim peneliti internasional dalam jurnal Proceeding of National Academy of Sciences .

Untuk mengurangi semprotan insektisida spektrum luas , yang dapat membahayakan hewan selain hama sasaran , kapas dan jagung telah direkayasa secara genetis untuk menghasilkan racun yang berasal dari bakteri Bacillus thuringiensis , atau Bt .

racun Bt membunuh hama serangga tertentu tetapi tidak berbahaya bagi kebanyakan makhluk lain termasuk manusia. racun Ramah lingkungan ini telah digunakan selama puluhan tahun dalam semprotan oleh perkebunan organik dan sejak tahun 1996 di rekayasa tanaman Bt petani mainstream.

Seiring waktu , para ilmuwan telah mempelajari , mutasi genetik langka yang awalnya resisten terhadap racun Bt menjadi lebih umum sebagai meningkatnya jumlah populasi hama beradaptasi dengan tanaman Bt .

Dalam studi pertama yang membandingkan bagaimana hama berkembang resistensi terhadap tanaman Bt di laboratorium vs lapangan , peneliti menemukan bahwa sementara beberapa yang dari mutasi lab yang dipilih memang terjadi dalam populasi liar , beberapa mutasi yang sangat berbeda dari yang terlihat dalam lab yang penting di lapangan .

Ulat dari bollworm kapas , Helicoverpa armigera , bisa mengunyah berbagai macam tanaman sebelum muncul sebagai ngengat . Spesies ini adalah hama kapas utama di Cina , di mana penelitian dilakukan .

Bruce Tabashnik , kepala departemen entomologi di University of Arizona College of Agriculture dan Life Sciences, yang turut menulis penelitian , menganggap temuan peringatan dini kepada petani , lembaga regulator dan industri bioteknologi .

" Para ilmuwan memperkirakan serangga untuk beradaptasi , tapi kami hanya mencari tahu sekarang bagaimana mereka menjadi resisten di lapangan , " kata Tabashnik .

Untuk menghindari kejutan , peneliti telah terkena populasi ulat kapas kapas untuk Bt racun dalam percobaan laboratorium terkontrol dan mempelajari mekanisme genetik dimana serangga beradaptasi .

" Kami mencoba untuk tetap di depan permainan , " katanya . " Kami ingin mengantisipasi apa gen yang terlibat , sehingga kita dapat secara proaktif mengembangkan strategi untuk mempertahankan khasiat tanaman Bt dan mengurangi ketergantungan terhadap semprotan insektisida . Asumsi implisit adalah apa yang kita pelajari dari lab - dipilih resistance akan berlaku di lapangan . "

Asumsi itu , menurut Tabashnik , belum pernah diuji sebelumnya untuk ketahanan terhadap tanaman Bt .

Sekarang untuk pertama kalinya , tim internasional mengumpulkan bukti genetik dari hama di lapangan , memungkinkan mereka untuk secara langsung membandingkan gen yang terlibat dalam ketahanan populasi liar dan laboratorium - dibesarkan .

Mereka menemukan beberapa mutasi resistensi berunding di lapangan yang sama seperti di laboratorium hama - dipelihara , tetapi beberapa orang lain yang sangat berbeda .

" Kami menemukan persis mutasi yang sama di bidang yang terdeteksi di laboratorium , " kata Tabashnik . " Tapi kami juga menemukan banyak mutasi lain , sebagian besar dari mereka pada gen yang sama dan satu dalam gen yang sama sekali berbeda . "

Sebuah kejutan besar datang ketika tim mengidentifikasi dua terkait , mutasi dominan dalam populasi lapangan . " Dominan " berarti bahwa satu salinan varian genetik sudah cukup untuk memberikan resistensi terhadap Bt toksin . Sebaliknya , mutasi resistansi ditandai sebelumnya dari seleksi lab yang resesif - yang berarti dibutuhkan dua salinan dari mutasi , yang disediakan oleh masing-masing orang tua , untuk membuat serangga resisten terhadap Bt toksin .

" Resistensi dominan lebih sulit untuk mengelola dan tidak dapat segera diperlambat dengan perlindungan , yang sangat berguna ketika resistensi resesif , " kata Tabashnik .

Perlindungan terdiri dari tanaman yang tidak memiliki gen toksin Bt dan dengan demikian memungkinkan kelangsungan hidup serangga yang rentan terhadap racun . Perlindungan yang ditanam di dekat tanaman Bt dengan tujuan menghasilkan cukup rentan terhadap serangga mencairkan populasi serangga tahan , dengan membuatnya tidak mungkin dua serangga tahan akan kawin dan menghasilkan keturunan yang resisten .

Menurut Tabashnik , strategi perlindungan bekerja cemerlang terhadap bollworm merah muda di Arizona , di mana hama ini dialami petani kapas selama satu abad , tetapi sekarang langka .

Mutasi yang dominan ditemukan di Cina melemparkan kunci dalam strategi perlindungan karena keturunan tahan muncul dari perkawinan antara serangga rentan dan tahan .

Dia menambahkan bahwa studi ini akan memungkinkan regulator dan petani untuk mengelola resistensi muncul pada tanaman Bt .

" Kami telah berspekulasi dan menggunakan metode tidak langsung untuk mencoba dan memprediksi apa yang akan terjadi di lapangan . Hanya sekarang resistensi yang mulai muncul di banyak tempat apakah mungkin untuk benar-benar memeriksa resistensi di lapangan . Saya pikir teknik dari studi ini akan diterapkan pada banyak situasi lain di seluruh dunia , dan kami akan mulai mengembangkan pemahaman umum tentang dasar genetik resistensi di lapangan . "

Penelitian saat ini adalah bagian dari kolaborasi yang didanai oleh pemerintah Cina , yang melibatkan selusin ilmuwan di empat lembaga di Cina dan Amerika Serikat Yidong Wu di Nanjing Agricultural University merancang penelitian dan memimpin upaya Cina. Dia menekankan pentingnya kerjasama yang berkelanjutan untuk mengatasi resistensi terhadap tanaman Bt , yang merupakan masalah besar di Cina . Dia juga menunjukkan bahwa penemuan resistance yang dominan akan mendorong komunitas ilmiah untuk memikirkan kembali strategi perlindungan .

Tabashnik mengatakan China adalah produsen kapas top dunia , dengan sekitar 16 miliar pon kapas per tahun . India adalah nomor dua , diikuti oleh Amerika Serikat , yang memproduksi sekitar setengah sebanyak kapas China .

Pada tahun 2011 , petani di seluruh dunia menanam 160 juta hektar kapas Bt dan jagung Bt . Persentase kapas ditanami kapas Bt mencapai 75 persen di Amerika Serikat pada tahun 2011 , namun telah melampaui 90 persen sejak tahun 2004 di China utara , di mana sebagian besar kapas China tumbuh .

Para peneliti melaporkan bahwa mutasi yang resistan - berunding di kapas bollworm tiga kali lebih umum di China utara daripada di daerah barat laut China di mana kurang kapas Bt telah ditanam .

Bahkan di China utara , bagaimanapun , petani belum melihat perlawanan muncul lagi, Tabashnik mengatakan, karena hanya sekitar 2 persen dari bollworms kapas ada resisten .

" Sebagai petani , jika kau membunuh 98 persen hama kapas Bt , Anda tidak akan melihat apa-apa . Namun studi ini memberitahu kita ada masalah di cakrawala . "

Paper : Bakteri Sulfur Hijau

BAKTERI SULFUR HIJAU

 Bakteri adalah sel prokariotik yang khas, uniseluler, dan tidak mengandung struktur yang dibatasi membran di dalam sitoplasmanya. Dinding sel bakteri merupakan struktur yang unik secara biokimia. Dinding sel pada beberapa bakteri mengandung murein, yang juga dikenal sebagai peptidoglikan atau mucopeptida. Lapisan peptidoglikan ini tidak ditemukan pada organisme eukariotik.

Sebagai makhluk hidup, bakteri memerlukan makan minum dan melakukan proses metabolisme lainya. Berdasarkan cara memperoleh makannya. Macam macam bakteri dapat dapat dibedakan atas dua jenis yaitu bakteri autotrof dan heterotrof.

Bakteri belerang hijau merupakan bakteri kemoautotrof yang berukuran kurang lebih 5 mikron dan berbentuk basil atau batang, bakteri ini memanfaatkan senyawa kimia untuk proses kehidupannya. Bakteri ini merupakan makhluk uniselular dan prokariotik.

Bakteri sulfur hijau berkoloni, dan mengoksidasi belerang dengan bantuan sinar matahari (pada sebagian bakteri sulfur hijau), bakteri ini berbentuk basil dan memiliki satu flagel. Gambar bakteri sulfur hijau dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Bakteri sulfur hijau merupakan bakteri yang melakukan fotosintesis tetapi tidak menghasilkan oksigen (anoxygenic photosynthetic). Beberapa berbentuk uniseluler dan yang lainnya membentuk jaringan dari sel-sel. Tidak satu pun yang bergerak dengan flagela atau bergerak meluncur. Beberapa memiliki vakuola gas (penting untuk pergerakan vertikal). Kelompok ini menggunakan jalur reduksi asam trikarboksilat (TCA) dari pada Siklus Calvin-Benson untuk memfiksasi karbon dioksidanya. Beberapa contohnya antara lain : Chloroherpeton berbentuk batang memanjang, Chlorobium uniseluler berbentuk batang, dan Ancalochoris banyak ditemukan di perairan tawar (Olson and John, 2006).

Salah satu klasisifikasi ilmiah dari bakteri sulfur hijau Chlorobium clathratiforme, adalah sebagai berikut :

Kingdom : Bacteria

Filum       : Chlorobi

Kelas       : Chlorobia

Ordo        : Chlorobiales

Famili      : Chlorobiaceae

Genus      : Chlorobium

Spesies    : Chlorobium clathratiforme

Bakteri belerang hijau dan bakteri belerang purpel mendapatkan energi untuk proses metabolismenya melalui oksidasi H2S. Bakteri-bakteri ini menggunakan CO2 sebagai sumber karbon. Bakteri-bakteri ini sangat anaerobik (Saeni, 1989).

Hidrogen sulfida oleh beberapa bakteri lembayung bebas dan oleh bakteri hijau dioksidasi menjadi sulfat. Pada proses ini belerang intermediasi oleh sebagian bakteri lembayung belerang ditimbun sementara waktu dalam sel (Schlegel dan Schmidt, 1994).

Chlorobiaceae atau Bakteri belerang hijau adalah famili dari bakteri fototrof. Tidak ada famili bakteri lainnya yang diketahui memiliki hubungan dekat dengan mereka, dan mereka diletakkan tersendiri pada filum mereka sendiri (Chlorobi). Filumnya paling dekat dengan Bacteroidetes (Dwidjoseputro, 2005).

Chlorobiaceae umumnya tidak dapat bergerak (satu spesies memiliki flagelum), dan berbentuk kokus, basil, dan spiral. Lingkungan mereka harus bebas oksigen, dan mereka butuh cahaya untuk tumbuh (Rao, 1986).

Chlorobiaceae Bakteri ini di sebut juga sebagai bakteri belerang hijau. Organisme ini menggunakan beberapa senyawa yang mengandung belerang maupun gas hidrogen sebagai reduktan fotosintesis. Rumus khas untuk fotosintesis bakteri belerang hijau adalah salah satu diantara yang berikut tergantung pada reduktan yang tersedia (CH₂O mewakili karbohidrat yang disintesis) CO₂ + 2H₂S cahaya (CH₂O) + H₂O + 2S₃CO₂ + 2S + 5H₂O cahaya 3 (CH₂O) 2CO₂ + Na₂S₂O₃ + 3H₂O cahaya 2(CH₂O) + Na₂SO₄ + H₂SO₄ CO₂ + 2H₂O cahaya (CH₂) + H₂O Chromaticeae Bakteri ini di sebut juga bakteri belerang ungu yang berbeda dengan bakteri belerang hijau terutama karena bakteri ini mengandung sejumlah pigmen karotenoid merah dan ungu dalam selnya. Bakteri ini menggunakan reduktan fotosintesis yang sama dengan yang digunakan bakteri belerang hijau, sehingga bakteri belerang ungu dapat melakukan reaksi- reaksi yang sama dengan bakteri belerang hijau (Bryant, 2005).

Berikut ini adalah nama-nama bakteri sulfur hijau

Chlorobaculum limnaeum,

Chlorobium  phaeobacteroides

Chloroherpeton thalassium

Chlorobaculum tepidum,

Chlorobium tepidum

Chlorobium phaeobacteroides,

Chlorobium sp.,

Prosthecochloris sp.

Chlorobium chlorochromatii,

Chlorochromatium aggregatum epibiont

Chlorobium limicola

Pelodictyon luteolum

Chlorobium clathratiforme,

Pelodictyon phaeoclathratiforme

Rhodospirillaceae Bakteri ini di sebut juga sebagai bakteri ungu non belerang. Secara morfologi bakteri ini memiliki kesamaan dengan Chromaticeae tetapi tidak mampu menggunakan senyawa belerang sebagai reduktan fotosintesis. Dua marga suku ini yang paling banyak dipelajari adalah Rhodospirillum dan Rhodopseudomonas. Organisme ini dapat menggunakan hidrogen atau berbagai senyawa organik sebagai reduktan. Berikut adalah salah satu contohnya :

CO₂ + 2CH₃CHOHCH₃ cahaya (CH₂O) + H₂O + 2CH₃COCH₃ (Rao, 1986).

Satu sifat penting fotosintesis bakteri yang tidak dapat di jumpai pada fotosintesis tumbuhan hijau adalah bahwa fotosintesis bakteri hanya dapat berlangsung dalam keadaan sama sekali tanpa oksigen. Namun beberapa anggota suku Rhodospirillaceae dapat tumbuh tanpa fotosintesis dalam keadaan ada oksigen jika di beri medium yang cukup subur untuk tumbuhnya. Klorofil bakteri sedikit berbeda dengan klorofil tumbuhan hijau, cahaya dengan gelombang yang lebih panjang diserap oleh bakteri daripada tumbuhan hijau. Fotolitotrof Jasad-jasad yang menggunakan zat-zat anorganik sebagai donor electron seperti H2, NH3, atau S dinamakan jasad litotrof. Jasad fotolitotrof hanya tergantung pada cahaya matahari dan senyawa anorganik sebagai donor electron untuk pertumbuhannya. Pada bakteri fotolitotrof sumber hidrogennya bukanlah air, dan oksigen tidak pernah dihasilkan dalam proses fotosintesis (Tarigan, 1988). Pola reaksi fotosintesisnya dapat dituliskan sebagai berikut :

n CO₂ + n H₂S ----------------- > (CH₂O) n + n H₂O + 2 n S

(Olson and John, 2006).

Reaksi pada bakteri sulfur hijau adalah sebagai berikut, reaksinya tidak menggunakan oksigen atau anaerobik.

12H₂S + 6CO₂ → C₆H₁₂O₆ (karbohidrat) + 6H₂O + 12S

Dalam sintesis ini O₂ tidak dihasilkan, akan tetapi sulfur (S) tersimpan dalam sel untuk kemudian dikeluarkan dan H₂S meruapakan donor hydrogen. Kemolitotrof Sumber energi jasad-jasad yang masuk dalam golongan kemolitotrof tergantung kepada hasil-hasil oksidasi reduksi, dan dapat menggunakan senyawa-senyawa anorganik sebagai donor electron untuk pertumbuhannya. Fotoorganotrof Jasad-jasad yang termasuk fotorganotrof hanya tergantung kepada energi sinar matahari dengan menggunakan senyawa-senyawa organic sebagai donor electron untuk pertumbuhannya. Bakteri belerang mengabsorb bahan-bahan organic dari lingkungan hidupnya sebagai sumber hydrogen, tetapi metabolit ini tidak dapat digunakan langsung sebagai nutrient. H₂ yang diperoleh akan berswenyawa dengna O₂ sehingga dihasilkan karbohidrat. Kemoorganotrof Jasad-jasad yang termasuk kemoorganotrof ini hidupnya tergantung kepada hasil-hasil oksidasi- reduksi dan senyawa organic sebagai donor electron untuk pertumbuhannya. Tipe nutrisi pada golongan ini berbeda dengan tipe nutrisi golongan lain, karena nutrisi pada jasad yang termasuk golongan kemoorganotrof dapat berlangsung dalam suasana gelap tetapi harus ada oksigen. Dalam hal ini bahan mentah organic diabsorbsi secara langsung dan digunakan sebagai nutrient. Proses Pembentukan ATP Pembentukan ATP (Adenosin triphosphat) adalah proses dihasilkan energi. Energi yang dihasilkan dalam bentuk ATP. Untuk membentuk ATP ini diperlukan energi sebanyak 7-8 Kcal dan penambahan fosfat. Karena itu pembentukkan fosfat. Karena itu pembentukkan ATP ini disebut juga dengan nama fosforilasi. Pola umum pembentukkan ATP digambarkan sebagai berikut : ADP + Pi ATP 7-8 Kcal dari Proses fosforilasi ADP (Adenosin difosfat) dapat terjadi melalui : fosforilasi fotosintetik (Pelczar dkk, 2008).

DAFTAR PUSTAKA

Beatty JT, Overmann J, Lince MT, Manske AK, Lang AS, Blankenship RE, Van Dover CL, Martinson TA, Plumley FG. 2005. An obligately photosynthetic bacterial anaerobe from a deep-sea hydrothermal vent. Proceedings of the National Academy of Sciences. Germany.

Bryant, D. A. 2005. Cyanobacteria and Green Sulfur Bacteria Structure, Function, and Biogenesis of The Photosynthetic Apparatuh: control of Gene Expression and physiology. Penn State University Department of Biochemistry & Molecular Biology (Online). 

Dwidjoseputro. 2005. Dasar – Dasar Mikrobiologi, Djambatan, Jakarta.

Imhoff and Madigan. C. 2004. Important strains of green sulfur bacteria. Tata Mc Grand Hill. Pubishing House. New Delhi.

Olson and M. John. 2006. "Photosynthesis in the Archean Era". Photosynthesis Research, New York.

Pelczar J., J.  Michael dan E.C.S. Chan. 2008. Dasar – Dasar Mikrobiologi 1. UI-Press, Jakarta.

Rao, N. S. S. 1986. Mikroorganisme Tanah dan Pertumbuhan Tanaman. Institut Roset Pertanian India, New Delhi.

Saeni, M. S. 1989. Kimia Lingkungan. PAU IPB. Bogor.

Schlegel, H. G dan K. Schmidt. 1994. Mikrobiologi Umum Edisi Keenam. Gajah Mada University Press. Yogyakarta.