Patogen Phytophthora infestan yang terkenal menyebabkan kebuluran di Ireland dan bahagian lain di Eropah Barat pada abad ke-19 dan terus menimbulkan ancaman besar kepada pengeluaran makanan kita di seluruh dunia.
Sekian lama menjadi misteri bagaimana organisma mikroskopik ini dan Phytophthora yang lain secara mekanik membuat jalan keluar melalui lapisan pelindung luar pada daun tanaman pertanian. Ahli patologi tumbuhan, ahli biologi sel dan ahli fizik dari Universiti & Penyelidikan Wageningen kini telah menemui jawapan untuk soalan ini dalam kerjasama yang unik. Penemuan mereka menawarkan titik permulaan untuk menjadikan kawalan Phytophthora lebih berkesan, lebih cekap dan lebih mampan dalam jangka masa panjang. Penyelidikan ini diterbitkan dalam Nature Microbiology.
Tumbuhan terus diancam oleh semua jenis patogen. Sebilangan penyerang ini, dengan nama yang sukar Phytophthora (secara harfiah: pemusnah tanaman), setiap tahun menyebabkan kerosakan besar pada semua jenis tanaman seperti kentang, tomat, aubergin, koko, lada, kedelai, dan sawit, tetapi juga di hutan dan cagar alam. Phytophthora oleh itu bukan sahaja menimbulkan ancaman besar terhadap keselamatan makanan kita, tetapi juga merupakan item kos ekonomi yang sangat besar yang menyebabkan kerosakan tahunan sekitar 6-7 bilion euro dalam penanaman kentang saja.
Pertempuran Phytophthora adalah dan masih sukar, sebahagiannya kerana patogen dan sasarannya terlibat dalam perlumbaan senjata yang berterusan. Untuk menjadi kurang bergantung pada perlindungan tanaman kimia, banyak yang dilaburkan untuk mengembangkan tanaman tahan melalui pembiakan tanaman dan lebih banyak perhatian diberikan kepada bentuk penanaman campuran baru.
Menggunakan mekanik pandangan
Kini kemungkinan lain muncul; mencegah Phytophthora dari mendapat akses ke kilang sama sekali. Tumbuhan dilengkapi dengan lapisan pelindung yang mensasarkan pencuri seperti Phytophthora untuk menangkis. Namun patogen mikroskopik ini (ketebalan kurang dari sepersepuluh rambut manusia) berjaya menerobos lapisan ini dan memulakan proses penyakit pada tanaman. Walaupun telah berpuluh tahun melakukan penyelidikan, belum diketahui bagaimana mereka secara mekanis menerobos lapisan tersebut.
Untuk menyelesaikan masalah ini, ahli patologi tumbuhan dan ahli biologi sel dari WUR bergabung dengan ahli fizik dari WUR. Mereka mengkhususkan diri dalam mekanik, cabang fizik yang menangani keseimbangan dan pergerakan objek di bawah pengaruh kekuatan yang bertindak ke atasnya. Berdasarkan pengetahuan kolektif mereka dan pengembangan bersama alat penyelidikan baru, teka-teki itu akhirnya dapat diselesaikan.
Pisau tajam
"Kami telah menemui perkara itu Phytophthora boleh gunakan muslihat pintar untuk mengasah struktur jangkitan tubularnya dan kemudian memotong permukaan tanaman seperti pisau tajam. Dengan strategi ini, Phytophthora boleh menjangkiti hosnya tanpa kekerasan dan penggunaan tenaga yang minimum. Ini adalah pertama kalinya mekanisme ini diperkenalkan dan penemuan yang sangat mendasar, ”kata Joris Sprakel , profesor Kimia Fizikal dan Lembut.
Perlindungan yang lebih berkesan dan tahan lama
Profesor Phytopathology Francine Govers melihat banyak titik permulaan untuk membuat kawalan Phytophthora lebih berkesan, cekap dan berterusan dalam jangka masa panjang, tanpa suspek biasa kimia dan pembiakan tumbuhan yang terlibat. "Undang-undang mekanik memberitahu kita bahawa Phytophthora tidak dapat menembusi tanaman tanpa terlebih dahulu melekatkan dirinya dengan kuat pada permukaan daun. " Untuk menguji idea ini, sebagai bukti kelayakan pertama, para penyelidik menyemburkan daun tanaman kentang dengan bahan tidak beracun dan murah yang menghilangkan daya pelekat daun. Ini membolehkan kadar jangkitan dikurangkan sekitar 65%. Dalam ujian yang dioptimumkan pada permukaan buatan, kesannya mendekati 100%.
Ujian pantas
Sebagai tambahan kepada penemuan mendasar dan alat baru untuk melihat kawalan penyakit tanaman jenis ini dari perspektif baru, penyelidikan ini juga menghasilkan metodologi baru, semacam ujian cepat, dengan kesan racun perosak dapat disiasat dalam cara cepat, tepat dan murah. Ini juga dapat memberi sumbangan penting dalam memerangi penyakit tanaman yang berterusan.
Govers: "Terima kasih atas penglibatan Joris Sprakel dan pasukannya, termasuk pelajar PhD Jochem Bronkhorst , kita sekarang tahu bahawa ada sejumlah prinsip asas fizikal yang berpotensi memberi giliran baru untuk perlumbaan senjata antara patogen dan tumbuhan. Secara keseluruhan, penyelidikan ini adalah contoh yang sangat baik tentang bagaimana kolaborasi di luar batasan disiplin boleh membawa kepada kejayaan baru. "