Sirkuit Genetik Sintetis Dapat Membantu Tanaman Beradaptasi Terhadap Perubahan Iklim

“Kita memiliki varietas tanaman modern yang telah kehilangan kemampuannya untuk merespons keberadaan nutrisi tanah,” kata José Dinneny, seorang profesor madya biologi di Sekolah Humaniora dan Sains dan salah satu penulis utama makalah tersebut.

“Jenis gerbang logika yang sama yang mengendalikan percabangan akar dapat digunakan untuk, misalnya, menciptakan sirkuit yang memperhitungkan konsentrasi nitrogen dan fosfor dalam tanah, lalu menghasilkan keluaran yang optimal untuk kondisi tersebut,” paparnya.

Dari organisme model hingga tanaman modern Brophy merancang lebih dari 1.000 sirkuit potensial untuk dapat memanipulasi ekspresi gen pada tanaman. Ia mengujinya pada daun tanaman tembakau, untuk melihat apakah ia dapat membuat sel daun menghasilkan protein yang bersinar dalam gelap yang ditemukan pada ubur-ubur.

Ia menemukan 188 desain yang berhasil, yang diunggah oleh para peneliti ke basis data DNA sintetis agar dapat digunakan oleh ilmuwan lain dalam pekerjaan mereka. Setelah mereka memiliki desain yang berfungsi, para peneliti menggunakan salah satu sirkuit untuk membuat gerbang logika yang akan mengubah ekspresi gen perkembangan tertentu dalam jenis sel akar Arabidopsis thaliana yang didefinisikan secara tepat, tanaman gulma kecil yang sering digunakan sebagai organisme model.

Foto: Stanford University/Jennifer AN Brophy

Dengan mengubah tingkat ekspresi satu gen tersebut, mereka dapat mengubah kepadatan cabang dalam sistem akar. Sekarang setelah mereka menunjukkan bahwa mereka dapat mengubah struktur pertumbuhan organisme model, para peneliti bermaksud untuk menerapkan alat yang sama ini pada tanaman komersial.

Mereka tengah menyelidiki kemungkinan penggunaan sirkuit genetika mereka untuk memanipulasi struktur akar pada sorgum, tanaman yang dapat dimurnikan menjadi biofuel, untuk membantunya menyerap air dan melakukan fotosintesis dengan lebih efisien.

“Perubahan iklim mengubah kondisi pertanian tempat kita menanam tanaman yang kita andalkan untuk makanan, bahan bakar, serat, dan bahan baku obat-obatan,” kata Brophy.

“Jika kita tidak dapat memproduksi tanaman tersebut dalam skala besar, kita akan menghadapi banyak masalah. Pekerjaan ini bertujuan untuk membantu memastikan bahwa kita akan memiliki varietas tanaman yang dapat kita tanam, bahkan jika kondisi lingkungan tempat kita menanamnya menjadi kurang menguntungkan,” lanjut dia. hay