Tekno

Ilmuan Temukan Saklar Genetik Perespons Cahaya pada Tanaman

BisnisExpo.Com Jakarta – Para ilmuwan telah menemukan bagaimana tanaman merespons cahaya dan dapat membalik saklar genetiknya untuk mendorong pertumbuhan makanan. Penemuan ini dapat membantu meningkatkan pasokan makanan untuk populasi yang berkembang di tengah menyusutnya peluang untuk bercocok tanam.

Penelitian tentang saklar genetik ini, yang dipimpin oleh University of California – Riverside (UCR), telah diterbitkan dalam jurnal Nature Communications.

Hampir setiap aspek pertumbuhan dan perkembangan tanaman dipengaruhi oleh cahaya. Tanaman mampu merasakan cahaya, serta suhu, dengan protein yang disebut fitokrom B. Protein ini menyampaikan informasi cahaya ke dalam sel yang mengubah ekspresi genom, mengubah pertumbuhan tanaman. Namun, fitokrom B tidak dapat berinteraksi langsung dengan DNA tanaman. Untuk itu, sel tumbuhan bergantung pada keluarga dari delapan protein yang disebut PIF.

“Aktivitas PIF ini dikendalikan langsung oleh fitokrom,” kata penulis utama studi dan profesor botani UCR Meng Chen. Selain mengontrol jumlah PIF yang terakumulasi dalam sel tumbuhan, para ilmuwan telah mempelajari bahwa ketika fitokrom B diaktifkan oleh cahaya, ia menghambat aktivitas PIF.

“PIF itu seperti chef di restoran. Jumlahnya bisa diatur. Singkirkan setengahnya, misalnya, maka produktivitas restoran akan berkurang,” jelas Chen. “Atau, Anda bisa mempertahankan semua koki — dalam kasus kami, PIF — tetapi mengikat tangan mereka. Itu juga bisa memperlambat pekerjaan mereka sama seperti menyingkirkan setengah dari mereka. Itulah yang kami katakan.”

Para ilmuwan juga menemukan komponen kunci lain dari respon cahaya tanaman. PIF memiliki dua bagian; satu bagian mengikat gen, dan satu bagian mengaktifkan gen, yang memberi tahu tanaman untuk melakukan fungsi yang berbeda seperti kapan tumbuh atau berbunga. Studi ini menemukan lokasi yang tepat dari daerah aktivator ini — pertama kalinya dilakukan pada sel tumbuhan, seperti dikutip dari University of California – Riverside, Sabtu (9/10/2021).

Untuk menemukan wilayah aktivasi ini, tim Chen memotong protein menjadi banyak bagian kecil. Kemudian, mereka memeriksa apakah ada potongan yang mampu mengaktifkan gen dan menemukan salah satunya. Untuk detail lebih lanjut, para ilmuwan kemudian mengubah asam amino pada PIF, di mana mereka percaya wilayah aktivator berada, dan mengamati bagaimana tanaman merespons. Ini memungkinkan untuk memastikan di mana wilayah penggerak gen berada serta bagaimana ia dibangun.

“Pendekatan ini memungkinkan kami untuk secara mengejutkan mengenali kesamaan antara bagian PIF ini pada tanaman dan protein penekan tumor pada manusia,” kata Chen. Faktanya, Chen mengatakan mekanisme aktivasi gen dasar pada sel tumbuhan, ragi, dan hewan memiliki kesamaan yang luar biasa satu sama lain.

“Tanaman, hewan, dan jamur (seperti ragi roti) semuanya berevolusi dari nenek moyang yang sama,” kata Chen. “Informasi genetik dalam DNA diubah menjadi RNA menjadi protein, dan fungsi dasar itu dipertahankan melalui aktivator gen ini di tiga kerajaan kehidupan, sebelum tumbuhan, hewan, dan fungi berseberangan.”

Salah satu alasan terbesar untuk mempelajari fungsi seluler ini adalah untuk memanipulasinya. Dalam hal ini, penemuan ini memungkinkan para ilmuwan untuk menghidupkan dan mematikan gen yang berhubungan dengan cahaya dan suhu untuk menguntungkan petani.

Bagian dari strategi untuk meningkatkan hasil panen adalah dengan menanam lebih banyak tanaman per hektar lahan. Saat ini, jika Anda menempatkan tanaman terlalu berdekatan, tanaman dapat bersaing dengan tetangganya lewat naungannya. Kemudian tanaman akan menggunakan lebih banyak energi untuk tumbuh lebih tinggi ke arah cahaya, tetapi belum tentu memaksimalkan pertumbuhan daun dan produksi benih.

Sebagai alternatif, jika tanaman dapat mengabaikan tetangganya dan berkonsentrasi pada produksi daun dan benih dibandingkan tumbuh lebih tinggi, petani dapat meningkatkan hasil pada areal yang sama.

“Anda tidak ingin hanya batang yang tumbuh, Anda ingin hasil,” kata Chen. “Untuk itu, tanaman membutuhkan energi untuk membuat daun sehingga dapat meningkatkan fotosintesis, proses pembuatan makanan dari sinar matahari. Anda ingin bagian tanaman yang tepat untuk tumbuh.”

Kelompok Chen menunjukkan bahwa dengan mengurangi aktivitas protein PIF, mereka dapat memperlambat pertumbuhan batang. Dengan demikian, penelitian ini menemukan cara yang tepat untuk membuat tanaman tumbuh lebih pendek, sehingga biji, buah, dan bagian tanaman yang dapat dimakan dapat tumbuh, bahkan di tempat teduh.

“Sekarang kita tahu bagaimana tanaman menghidupkan dan mematikan gen sebagai respons terhadap perubahan cahaya dan suhu,” kata Chen. “Ini adalah langkah pertama untuk mengendalikan respons mereka terhadap cahaya dan suhu, dan membuat mereka lebih toleran terhadap lingkungan yang berbeda dan terkadang menantang dalam iklim yang berubah.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *