Terobosan Pertanian: Tiongkok Indentifikasi Gen Kunci Ketahanan Padi Terhadap Panas

SHANGHAI - Tim ilmuwan Tiongkok berhasil memetakan rangkaian sinyal lengkap yang digunakan tanaman padi untuk merespons suhu tinggi, sekaligus mengidentifikasi gen kunci yang dapat meningkatkan ketahanan tanaman terhadap panas.

Temuan ini dinilai membuka peluang baru dalam memperkuat ketahanan pangan di tengah pemanasan global.

Penelitian kolaboratif antara Pusat Keunggulan Ilmu Tanaman Molekuler Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, Universitas Jiao Tong Shanghai, dan Laboratorium Guangzhou tersebut dipublikasikan Rabu (3/12) di jurnal terkemuka Cell.

Lin Hongxuan, ilmuwan utama dalam tim riset, menjelaskan bahwa padi memiliki mekanisme khusus untuk merasakan dan beradaptasi dengan suhu tinggi.

Saat tanaman terpapar panas, enzim diasilgliserol kinase 7 (DGK7) yang berada di membran sel menjadi aktif dan menghasilkan pembawa pesan lipid asam fosfatidat (phosphatidic acid/PA) yang berfungsi sebagai alarm kimiawi.

PA kemudian mengaktifkan fosfodiesterase yang bergantung pada logam (metal-dependent phosphodiesterase/MdPDE1) yang bergerak menuju nukleus dan menurunkan kadar cyclic adenosine monophosphate atau cAMP.

Penurunan tersebut memicu pemrograman ulang ekspresi gen, meningkatkan produksi gen perlindungan panas yang membantu sel menjaga aktivitas protein fotosintesis, memperbaiki kerusakan oksidatif, dan menguatkan sistem respons panas.

Setelah berhasil memetakan jalur sinyal lengkap dari membran hingga regulasi gen, para peneliti menetapkan DGK7 dan MdPDE1 sebagai target utama untuk pemuliaan presisi.

Uji coba lapangan dalam kondisi panas menunjukkan bahwa galur padi hasil modifikasi gen tunggal DGK7 atau MdPDE1 mampu menghasilkan panen sekitar 50 persen lebih tinggi dibandingkan tanaman kontrol.

Hasil lebih signifikan terlihat pada galur gen ganda yang menggabungkan DGK7 dengan gen toleransi panas TT2, yang mampu menghasilkan panen hampir dua kali lipat, meningkatkan kualitas bulir, dan mempertahankan pertumbuhan normal. Ant/Xinhua

Studi ini menyediakan kerangka teori serta perangkat genetik penting bagi pengembangan varietas tanaman pangan tahan panas, termasuk padi, gandum, dan jagung.

Para pakar menilai temuan ini membuka jalan untuk merancang tanaman yang mampu beradaptasi dengan berbagai kondisi iklim, sehingga memperkuat ketahanan pangan global di tengah suhu bumi yang terus meningkat.