Tanaman Kentang Rekayasa Tumbuh Subur di Tengah Gelombang Panas

Ketika gelombang panas yang menyengat melanda Illinois pada bulan Juni 2022, ahli fisiologi tanaman Katherine Meacham-Hensold berharap varietas kentang rekayasa hayati baru milik timnya akan mampu bertahan. Ternyata hal itu membuat ia terkesima karena mampu tumbuh subur dalam kondisi yang ikim yang berubah.

Foto: RIPE Project/Claire Benjamin

Tanaman itu menghasilkan 30 persen lebih banyak umbi merah besarnya daripada tanaman biasa yang tidak direkayasa dalam kondisi yang sama, menurut sebuah penelitian terbaru di Global Change Biology. Oleh karenanya penelitian ini menunjukkan manfaat nyata dalam menghasilkan pangan di tengah iklim yang berubah.

“Penelitian ini sangat penting karena menunjukkan manfaat nyata di ladang dengan tanaman pokok,” kata ahli biokimia Edward Smith dari Universitas Oxford, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut. “Tidak ada alasan teknologi ini tidak dapat diterapkan pada lebih banyak tanaman,” imbuhnya dikutip dari Science Alert.

Untuk merekayasa kentang, Meacham-Hensold dan rekan-rekannya di University of Illinois Urbana-Champaign berfokus pada proses yang dipicu oleh panas yang tidak nyaman di sebagian besar tanaman yang disebut fotorespirasi, sejenis respirasi pada tumbuhan yang dibangkitkan oleh penerimaan cahaya yang diterima oleh daun.

Pada fotorespirasi enzim fotosintesis utama yang dikenal sebagai RuBisCO teralihkan dan mulai menghasilkan produk sampingan yang beracun. Molekul RuBisCO perlu mengikat karbon dioksida untuk melakukan fotosintesis, tetapi sekitar seperempat waktunya mereka malah mengambil oksigen dan proses yang keliru ini lebih sering terjadi pada suhu tinggi. Ketidakefisienan ini dapat menurunkan hasil panen hingga 50 persen.

Tanaman kentang dengan rekayasa fotorespirasi dimulai di rumah kaca sebelum dipindahkan ke ladang, di mana tanaman tersebut mengalami suhu tiga digit. (Foto: RIPE Project/Claire Benjamin)

Pada kentang rekayasa baru, gen yang dimasukkan ke dalam inti sel tanaman menghasilkan protein yang masuk ke kloroplas, organel sel yang digunakan dalam fotosintesis. Di sana, protein tersebut memecah produk sampingan yang beracun, sehingga kloroplas tidak perlu mengirimkannya ke organel lain.

“Hal ini menghemat energi, mirip dengan bagaimana mengonsumsi makanan lokal menghemat energi untuk mengangkutnya ke seluruh negeri,” ujar Smith.

Selama musim tanam kentang rekayasa tahun 2022 di ladang uji Illinois, gelombang panas ekstrem menyebabkan suhu lebih tinggi dari 95 derajat Fahrenheit selama empat hari berturut-turut. Namun, perubahan genetik kentang baru yang dapat diwariskan ke generasi berikutnya meningkatkan hasil panen hampir sepertiga. “Kami benar-benar terkejut,” kata Meacham-Hensold.

Proses fotosintesis merupakan target yang menjanjikan untuk rekayasa pertanian, tambahnya, karena dapat meningkatkan hasil panen tanpa perlu penggunaan lahan dan pupuk tambahan. Hasilnya menggembirakan, kata Smith, meskipun ia ingin melihat data dari musim tanam mendatang.  hay