.jpeg) |
| Menopang pertahanan tanaman dapat melindungi tanaman dari kenaikan suhu yang disebabkan oleh perubahan iklim. |
Purwakarta, candatangan – Beberapa wilayah pertanian paling produktif di dunia dari India hingga Midwest AS telah memecahkan rekor suhu tahun ini, dengan implikasi yang berpotensi mengkhawatirkan untuk pasokan makanan.
Siang dan malam yang panas dapat memperburuk kondisi kekeringan, dan itu bukan satu-satunya cara kenaikan suhu dapat merusak tanaman. Dalam kondisi ekstrem, mesin molekuler di dalam pabrik bahkan bisa mati, yang menyebabkan gagal panen. Ancaman itu diperkirakan akan bertambah buruk dalam menghadapi perubahan iklim.
Beberapa tanaman, termasuk tanaman utama seperti jagung dan gandum, mungkin menghadapi tantangan tambahan dari pemanasan di masa depan, karena panas merusak alat utama yang mereka gunakan untuk mempertahankan diri terhadap infeksi. Ketika keadaan memanas bahkan sedikit melewati tingkat normal, tanaman bisa menjadi lebih rentan terhadap hama.
Ahli biologi sudah mulai mencari tahu bagaimana ini terjadi, dan penelitian baru mengungkapkan rute untuk memperbaiki pertahanan tanaman tanpa memperlambat pertumbuhan. Jika dapat diterjemahkan ke pertanian nyata, mengubah tanaman dengan cara ini dapat membantu memastikan bahwa pasokan makanan mengikuti pertumbuhan populasi di dunia yang memanas.
Sistem kekebalan tanaman tidak serumit manusia, tetapi mereka membuat bahan kimia sebagai respons terhadap infeksi bakteri atau jamur atau serangan serangga.
Bagi banyak tanaman, jalur kekebalan yang penting melibatkan asam salisilat. Bahan kimia tersebut memiliki sifat antibakteri, dan juga bertindak sebagai sinyal untuk mengaktifkan jalur kekebalan lainnya.
Masalahnya adalah bahwa dalam kondisi panas yang tidak biasa, jalur ini pada dasarnya mati. Untuk tanaman yang tumbuh di tempat yang biasanya lebih dingin seperti Eropa tengah, misalnya, beberapa hari di atas 28 °C (84 °F) mungkin cukup untuk melumpuhkan pertahanan tanaman.
Para peneliti telah mengetahui tentang batasan ini selama beberapa dekade, tetapi mereka baru saja mulai memahami dengan tepat apa yang salah dan bagaimana mereka dapat turun tangan untuk membantu.
Dalam sebuah makalah baru, para peneliti mengidentifikasi satu gen yang tampaknya menjadi penyebab sensitif suhu dan menemukan cara untuk memperbaiki sistem kekebalan tanaman pada suhu yang lebih tinggi.
Sheng Yang He, ahli biologi tanaman di Duke University dan Howard Hughes Medical Institute, dan timnya mengidentifikasi gen yang disebut CBP60g yang mengkode protein yang mengendalikan bagaimana gen lain yang terlibat dalam jalur asam salisilat diekspresikan.
Setelah para peneliti menemukan gen tersebut, mereka dapat mengubah genom tanaman sehingga mereka dipaksa untuk meningkatkan produksi asam salisilat sepanjang waktu, bahkan pada suhu tinggi. Akhirnya, para peneliti juga mampu membuat tanaman yang membuat bahan kimia pertahanan hanya ketika mereka mendeteksi patogen, menghemat energi dan memastikan bahwa tanaman tidak memperlambat pertumbuhan mereka dengan membuat pertahanan yang tidak perlu.
Penelitian ini, seperti banyak studi tanaman mendasar, melibatkan tanaman yang disebut Arabidopsis, tikus laboratorium biologi tanaman. Menerjemahkan pekerjaan ke tanaman lain bisa menjadi tantangan, kata Cesar Cuevas-Velazquez, ahli biologi tanaman di National Autonomous University of Mexico dan salah satu pengulas studi.
Namun, banyak spesies tanaman yang relevan terkait erat dengan Arabidopsis, termasuk brokoli dan kubis brussel. Dan karena jalur asam salisilat hadir di berbagai jenis tanaman, termasuk tanaman utama seperti gandum, jagung, dan kentang, ada kemungkinan pekerjaan itu bisa berdampak jauh di luar lab.
Dalam beberapa percobaan lanjutan, kelompok Duke bekerja untuk mengulangi hasil mereka pada tanaman rapeseed, yang berbagai jenisnya digunakan untuk membuat minyak canola. Hasilnya cukup menjanjikan, meski karya tersebut masih perlu diuji coba di lapangan, katanya.
Salah satu hambatan dalam memasukkan tanaman rekayasa genetika ke lapangan adalah para peneliti menggunakan bakteri untuk mengirimkan DNA baru ke dalam tanaman, yang berarti mereka akan dianggap sebagai GMO (organisme yang dimodifikasi secara genetik). Tetapi Dia mengatakan bahwa penelitian di masa depan dapat menggunakan alat pengeditan gen seperti CRISPR daripada memasukkan DNA dari organisme lain, yang berpotensi menghindari beberapa tantangan regulasi dan konsumen yang terkait dengan makanan transgenik.
Pakar lain dengan cepat menunjukkan bahwa sementara penelitian mungkin bergerak maju, kami belum sepenuhnya menemukan tanaman.
“Ada lebih banyak pertanyaan yang lebih mendasar,” kata Jian Hua, ahli biologi tanaman di Cornell University. Misalnya, katanya, tidak jelas mengapa jalur kekebalan ini mati pada suhu tinggi.
Perlambatan kekebalan pada suhu tinggi bisa menjadi kekhasan evolusi, tetapi mungkin juga ada beberapa manfaat untuk mematikan pertahanan tertentu saat suhu berubah, Hua menunjukkan. Beberapa tanaman memiliki respons imun lain yang benar-benar meningkat ketika suhu naik, dan tidak jelas apa kepentingan relatif dari jalur yang berbeda ini atau bagaimana mereka dapat berinteraksi.
Meningkatnya suhu yang disebabkan oleh perubahan iklim akan memengaruhi tanaman dalam banyak hal di luar kekebalan, tetapi jika para peneliti dapat menemukan cara baru untuk membantu tanaman mempertahankan diri, itu pada akhirnya dapat berarti lebih sedikit penggunaan pestisida dan pasokan makanan global yang lebih tangguh.
Beberapa tanaman, termasuk tanaman utama seperti jagung dan gandum, mungkin menghadapi tantangan tambahan dari pemanasan di masa depan, karena panas merusak alat utama yang mereka gunakan untuk mempertahankan diri terhadap infeksi. Ketika keadaan memanas bahkan sedikit melewati tingkat normal, tanaman bisa menjadi lebih rentan terhadap hama.
Ahli biologi sudah mulai mencari tahu bagaimana ini terjadi, dan penelitian baru mengungkapkan rute untuk memperbaiki pertahanan tanaman tanpa memperlambat pertumbuhan. Jika dapat diterjemahkan ke pertanian nyata, mengubah tanaman dengan cara ini dapat membantu memastikan bahwa pasokan makanan mengikuti pertumbuhan populasi di dunia yang memanas.
Sistem kekebalan tanaman tidak serumit manusia, tetapi mereka membuat bahan kimia sebagai respons terhadap infeksi bakteri atau jamur atau serangan serangga.
Bagi banyak tanaman, jalur kekebalan yang penting melibatkan asam salisilat. Bahan kimia tersebut memiliki sifat antibakteri, dan juga bertindak sebagai sinyal untuk mengaktifkan jalur kekebalan lainnya.
Masalahnya adalah bahwa dalam kondisi panas yang tidak biasa, jalur ini pada dasarnya mati. Untuk tanaman yang tumbuh di tempat yang biasanya lebih dingin seperti Eropa tengah, misalnya, beberapa hari di atas 28 °C (84 °F) mungkin cukup untuk melumpuhkan pertahanan tanaman.
Para peneliti telah mengetahui tentang batasan ini selama beberapa dekade, tetapi mereka baru saja mulai memahami dengan tepat apa yang salah dan bagaimana mereka dapat turun tangan untuk membantu.
Dalam sebuah makalah baru, para peneliti mengidentifikasi satu gen yang tampaknya menjadi penyebab sensitif suhu dan menemukan cara untuk memperbaiki sistem kekebalan tanaman pada suhu yang lebih tinggi.
Sheng Yang He, ahli biologi tanaman di Duke University dan Howard Hughes Medical Institute, dan timnya mengidentifikasi gen yang disebut CBP60g yang mengkode protein yang mengendalikan bagaimana gen lain yang terlibat dalam jalur asam salisilat diekspresikan.
Setelah para peneliti menemukan gen tersebut, mereka dapat mengubah genom tanaman sehingga mereka dipaksa untuk meningkatkan produksi asam salisilat sepanjang waktu, bahkan pada suhu tinggi. Akhirnya, para peneliti juga mampu membuat tanaman yang membuat bahan kimia pertahanan hanya ketika mereka mendeteksi patogen, menghemat energi dan memastikan bahwa tanaman tidak memperlambat pertumbuhan mereka dengan membuat pertahanan yang tidak perlu.
Penelitian ini, seperti banyak studi tanaman mendasar, melibatkan tanaman yang disebut Arabidopsis, tikus laboratorium biologi tanaman. Menerjemahkan karya ke tanaman lain bisa menjadi tantangan, kata Cesar Cuevas-Velazquez, ahli biologi tanaman di National Autonomous University of Mexico dan salah satu pengulas studi.
Namun, banyak spesies tanaman yang relevan terkait erat dengan Arabidopsis, termasuk brokoli dan kubis brussel. Dan karena jalur asam salisilat hadir di berbagai jenis tanaman, termasuk tanaman utama seperti gandum, jagung, dan kentang, ada kemungkinan pekerjaan itu bisa berdampak jauh di luar lab.
Dalam beberapa percobaan lanjutan, kelompok Duke bekerja untuk mengulangi hasil mereka pada tanaman rapeseed, yang berbagai jenisnya digunakan untuk membuat minyak canola. Hasilnya cukup menjanjikan, meski karya tersebut masih perlu diuji coba di lapangan, katanya.
Salah satu hambatan dalam memasukkan tanaman rekayasa genetika ke lapangan adalah para peneliti menggunakan bakteri untuk mengirimkan DNA baru ke dalam tanaman, yang berarti mereka akan dianggap sebagai GMO (organisme yang dimodifikasi secara genetik). Tetapi Dia mengatakan bahwa penelitian di masa depan dapat menggunakan alat pengeditan gen seperti CRISPR daripada memasukkan DNA dari organisme lain, yang berpotensi menghindari beberapa tantangan regulasi dan konsumen yang terkait dengan makanan transgenik.
Pakar lain dengan cepat menunjukkan bahwa sementara penelitian mungkin bergerak maju, kami belum sepenuhnya menemukan tanaman.
“Ada lebih banyak pertanyaan yang lebih mendasar,” kata Jian Hua, ahli biologi tanaman di Cornell University. Misalnya, katanya, tidak jelas mengapa jalur kekebalan ini mati pada suhu tinggi.
Perlambatan kekebalan pada suhu tinggi bisa menjadi kekhasan evolusi, tetapi mungkin juga ada beberapa manfaat untuk mematikan pertahanan tertentu saat suhu berubah, Hua menunjukkan. Beberapa tanaman memiliki respons imun lain yang benar-benar meningkat ketika suhu naik, dan tidak jelas apa kepentingan relatif dari jalur yang berbeda ini atau bagaimana mereka dapat berinteraksi.
Meningkatnya suhu yang disebabkan oleh perubahan iklim akan memengaruhi tanaman dalam banyak hal di luar kekebalan, tetapi jika para peneliti dapat menemukan cara baru untuk membantu tanaman mempertahankan diri, itu pada akhirnya dapat berarti lebih sedikit penggunaan pestisida dan pasokan makanan global yang lebih tangguh.
Sumber :
Komentar