Ahli biologi Spanyol telah menemukan rantai gen yang menghubungkan gen pertumbuhan tanaman dan "bioclock", dan mengubah kerjanya pada DNA kerabat kubis sehingga mulai tumbuh sepanjang siang dan malam, menurut sebuah artikel yang diterbitkan di jurnal Current Biology.
“Kami menemukan bahwa protein PRR bertanggung jawab tidak hanya untuk jam internal tanaman, tetapi juga untuk menekan gen yang terkait dengan pertumbuhannya. Sekarang kami tahu bagaimana bioritme memengaruhi pertumbuhan tanaman, yang sangat penting dari sudut pandang agronomi,”kata Guiomar Martín dari Pusat Genomik Pertanian di Barcelona, Spanyol.
Gen yang menentukan ritme sirkadian tubuh manusia diidentifikasi pada tahun 90-an abad lalu. Gen serupa ditemukan dalam genom semua tumbuhan dan hewan. Bagian DNA ini mengontrol banyak proses - waktu tidur dan terjaga, pembukaan bunga, pencarian makanan, dan fenomena periodik lainnya dalam kehidupan makhluk hidup.
Para ilmuwan telah lama mencoba untuk menemukan daerah DNA yang menghubungkan bioritme dan gen pertumbuhan dalam genom perwakilan flora, karena penemuan mereka akan menciptakan varietas tanaman pertanian yang “terus tumbuh” dan memecahkan masalah kelaparan. Martin dan rekan-rekannya mengambil langkah pertama untuk memecahkan masalah ini dengan menciptakan "varietas" pertama Arabidopsis thaliana, kerabat liar kubis, dengan modifikasi DNA yang serupa.
Arabidopsis, seperti banyak tanaman lain, tumbuh panjangnya terutama pada waktu subuh, ketika tingkat kelembaban di tanah dan di udara optimal untuk pertumbuhan, dan hampir tidak berubah pada siang hari dan pada paruh pertama malam. Proses pertumbuhannya "diatur" oleh gen PIF dan protein, yang molekulnya membusuk di bawah pengaruh cahaya dan terakumulasi dalam sel tumbuhan pada malam hari. Para ilmuwan telah bertanya-tanya selama beberapa tahun mengapa PIF membuat batang Arabidopsis tumbuh hanya pada waktu subuh, padahal konsentrasinya menjadi tinggi segera setelah matahari terbenam.
Dua tahun lalu, Martin mencatat, rekan-rekannya di pusat tersebut menemukan hubungan yang tidak biasa antara konsentrasi PIF dan protein lain, molekul PRR1, salah satu dari banyak komponen bioclock tanaman. Ketika proporsi PRR1 dalam sel tanaman setinggi mungkin, “sinyal pertumbuhan” hampir tidak ada sama sekali di dalamnya, dan sebaliknya - ketika molekul PIF ada di dalam sel, aktivitas “kunci biologis” berkurang secara maksimal.
Menggunakan temuan rekan, Martin dan timnya mencoba mencari tahu rantai gen mana yang dikendalikan oleh PIF dan PRR1, dan mencoba menemukannya dengan mengamati perubahan tingkat aktivitas gen yang berbeda pada waktu yang berbeda dalam satu hari.
Ternyata, hanya satu gen, CDF5, yang bertanggung jawab atas pertumbuhan batang Arabidopsis, yang kerjanya merangsang PIF dan menekan PRR1 serta sejumlah protein dan gen lain yang terkait dengan fungsi bioritme tanaman. Ketika para ilmuwan mengubah struktur CDF5, Arabidopsis mulai tumbuh sepanjang hari, karena panjang batang tanaman transgenik tersebut sekitar 1,5-2 kali lebih panjang daripada kerabat liarnya.
Video promosi:
Ahli genetika menyarankan bahwa bioclock mengontrol kerja gen lain dengan cara yang sama, yang bertanggung jawab atas pertumbuhan batang, akar, buah, dan bunga. Memodifikasi mereka akan meningkatkan hasil panen dan menjadikan flora sebagai sumber biomassa yang lebih menarik untuk bahan bakar dan produksi kimia.
