Minggu, 3 Juni 2012 - Para ilmuan percaya mereka telah menemukan potongan penting terakhir dari teka-teki 80 tahun mengenai bagaimana tanaman tahu kapan harus berbunga.
Menentukan waktu yang tepat untuk berbunga penting jika sebuah tanaman ingin bereproduksi dengan baik, melibatkan sederetan peristiwa molekuler, jam circadian tanaman, dan sinar matahari.
Memahami bagaimana pembungaan bekerja dalam tanaman sederhana dalam studi ini – Arabidopsis – membawa pada pemahaman yang lebih baik bagaimana gen yang sama bekerja dalam tanaman yang lebih kompleks seperti padi dan gandum, menurut Takato Imaizumi, seorang asisten professor biologi di Universitas Washington dan pengarang dalam sebuah makalah di jurnal Science edisi 25 Mei 2012.
“Jika kita dapat mengatur pewaktuan berbunga, kita dapat mampu meningkatkan hasil tanaman dengan mempercepat atau memperlambatnya. Mengetahui mekanisme ini memberi kita alat untuk memanipulasinya,” kata Imaizumi. Bersama dengan tanaman pangan, pekerjaan ini juga dapat memberikan hasil lebih banyak bagi tanaman untuk bahan bakar nabati.
Pada waktu spesifik di satu tahun, tanaman berbunga menghasilkan sebuah protein yang disebut Lokus Bunga T di daun mereka yang menginduksi pembungaan. Ketika protein ini dibuat, ia bergerak dari daun ke puncak pucuk, bagian dari tanaman dimana sel-sel tidak terdiferensiasi, sehingga mereka dapat menjadi daun ataupun bunga. Pada puncak pucuk, protein ini memulai perubahan molekuler yang mengirim sel ke jalan menuju menjadi bunga.
Perubahan dalam panjang hari memberitahu banyak organisme kalau musim telah berubah. Telah lama diketahui kalau tanaman memakai mekanisme penjaga waktu internal yang disebut jam circadian untuk mengukur perubahan panjang hari. Jam circadian menyelaraskan proses biologis dalam periode 24 jam pada manusia, hewan, serangga, tanaman, dan organisme lainnya.
Imaizumi dan peneliti lainnya menyelidiki apa yang disebut protein FKF1, yang mereka duga menjadi pemain kunci dalam mekanisme dimana tanaman mengenali perubahan musim dan mengetahui kapan harus berbunga. Protein FKF1 adalah sebuah fotoreseptor, berarti ia diaktifkan oleh sinar matahari.
“Protein fotoreseptor FKF1 yang kami teliti diekspresikan dalam ujung malam setiap hari, dan sangat ketat diatur oleh jam circadian tanaman,” kata Imaizumi. “Ketika protein ini diekspresikan pada hari yang pendek, protein ini tidak dapat teraktifkan, karena tidak ada sinar matahari di akhir malam. Ketika protein ini diekspresikan pada hari yang lebih panjang, fotoreseptor ini memakai sinar dan mengaktifkan mekanisme pembungaan melibatkan lokus bunga T. Jam circadian mengatur pewaktuan fotoreseptor spesifik untuk pembungaan. Inilah bagaimana tanaman merasakan perbedaan panjang hari.”
Sistem ini menjaga tanaman dari berbunga ketika itu waktu yang buruk untuk bereproduksi, seperti musim dingin ketika hari pendek dan malam panjang.
Penemuan baru ini dating dari penelitian dengan tanaman Arabidopsis, sebuah tanaman kecil pada keluarga mustard yang sering digunakan dalam penelitian genetika. Mereka memvalidasi ramalan model matematika mengenai mekanisme yang menyebabkan Arabidopsis berbunga yang dikembangkan oleh Andrew Millar, seorang professor biologi Universitas Edinburgh dan salah seorang pengarang makalah ini.
“Model matematis kami membantu kami memahami prinsip kerja sensor panjang hari tanaman ini,” kata Millar. “Prinsip tersebut akan berlaku benar pada tanaman lain, seperti padi, dimana respon panjang hari tanaman ini adalah salah satu faktor yang membatasi petani mendapatkan panen yang baik. Itu adalah respon panjang hari yang sama yang dibutuhkan untuk mengendalikan pencahayaan ayam yang mengeram dan pertambakan, jadi sama pentingnya bagi kita untuk memahami respon ini pada hewan.
“Protein ini terlibat pada hewan namun belum dipahami dengan baik seperti pada tanaman namun kami mengharap prinsip yang sama seperti yang telah kami pelajari juga berlaku.”
Pengarang perdana makalah ini adalah Young Hun Song, seorang peneliti pasca doktoral di lab UW Imaizumi. Pengarang lain adalah Benjamin To, mahasiswa S1 UW dan Robert Smith, mahasiswa pasca sarjana Universitas Edinburgh. Penelitian ini didanai oleh Lembaga Kesehatan Nasional AS dan Dewan Penelitian Ilmu Biologi dan Bioteknologi Inggris.
Sumber berita:
Referensi jurnal:
Y. H. Song, R. W. Smith, B. J. To, A. J. Millar, T. Imaizumi. FKF1 Conveys Timing Information for CONSTANS Stabilization in Photoperiodic Flowering. Science, 2012; 336 (6084): 1045 DOI: 10.1126/science.1219644
Komentar
Posting Komentar