Nationalgeographic.co.id—Diketahui bahwa tanaman bergerak memanjang dan membungkuk untuk mengamankan akses ke sinar matahari. Meskipun mengamati fenomena ini selama berabad-abad, para ilmuwan tidak sepenuhnya memahaminya.
Namun kini, para ilmuwan Salk telah menemukan bahwa ada dua faktor tanaman yang memicunya. Faktor itu adalah protein PIF7 dan hormon pertumbuhan auksin. Ini merupakan pemicu yang mempercepat pertumbuhan ketika tanaman dinaungi oleh kanopi dan terkena suhu hangat pada saat yang bersamaan.
Temuan tersebut, diterbitkan di jurnal Nature Communications pada 29 Agustus 2022. Dengan memberikan makalah yang berjudul PIF7 is a master regulator of thermomorphogenesis in shade.
Studi ini akan membantu para ilmuwan memprediksi bagaimana tanaman akan merespons perubahan iklim. Juga untuk meningkatkan produktivitas tanaman meskipun terjadi kenaikan suhu global yang merugikan hasil.
"Saat ini, kami menanam tanaman dalam kepadatan tertentu. Tetapi temuan kami menunjukkan bahwa kami perlu menurunkan kepadatan ini untuk mengoptimalkan pertumbuhan seiring perubahan iklim," kata penulis senior Profesor Joanne Chory, direktur Laboratorium Biologi Molekuler dan Seluler Tanaman Salk dan Penyelidik Institut Medis Howard Hughes. "Memahami dasar molekuler tentang bagaimana tanaman merespons cahaya dan suhu akan memungkinkan kita untuk menyempurnakan kerapatan tanaman dengan cara tertentu yang mengarah pada hasil terbaik."
Selama perkecambahan, bibit dengan cepat memanjangkan batangnya menembus tanah penutup untuk menangkap sinar matahari secepat mungkin. Biasanya, batang memperlambat pertumbuhannya setelah terpapar sinar matahari. Tetapi batang dapat memanjang kembali dengan cepat jika tanaman bersaing dengan tanaman di sekitarnya untuk mendapatkan sinar matahari. Atau sebagai respons terhadap suhu hangat untuk meningkatkan jarak antara tanah yang panas dan daun tanaman. Sementara kedua kondisi lingkungan - suhu hangat dan naungan kanopi - menginduksi pertumbuhan batang, mereka juga mengurangi hasil.
Dalam studi ini, para ilmuwan membandingkan tanaman yang tumbuh di naungan kanopi dan suhu hangat pada saat yang sama. Suatu kondisi yang meniru kepadatan tanaman yang tinggi dan perubahan iklim. Para ilmuwan menggunakan model tanaman Arabidopsis thaliana, serta tomat dan kerabat dekat tembakau. Sebab mereka tertarik untuk melihat apakah ketiga spesies tanaman itu terpengaruh secara serupa oleh kondisi lingkungan ini atau tidak.
Di ketiga spesies, tim menemukan bahwa tanaman tumbuh sangat tinggi. Itu terjadi ketika secara bersamaan mencoba menghindari naungan yang diciptakan oleh tanaman tetangga dan terkena suhu yang lebih hangat. Pada tingkat molekuler, para peneliti menemukan bahwa ini terkait dengan faktor transkripsi PIF7. Protein yang membantu menghidupkan dan mematikan gen. Protein ini menjadi pemain dominan yang mendorong peningkatan pertumbuhan yang cepat. Mereka juga menemukan bahwa hormon pertumbuhan auksin meningkat. Terjadi saat tanaman mendeteksi tanaman tetangga, yang mendorong pertumbuhan sebagai respons terhadap suhu yang lebih hangat secara simultan. Jalur sinergis PIF7-auksin ini memungkinkan tanaman untuk merespon lingkungan mereka dan beradaptasi untuk mencari kondisi pertumbuhan terbaik.
Faktor transkripsi terkait, PIF4, juga merangsang pemanjangan batang selama suhu hangat. Namun, ketika naungan dan peningkatan suhu digabungkan, faktor ini tidak lagi memainkan peran penting.
"Kami terkejut menemukan bahwa PIF4 tidak memainkan peran utama karena penelitian sebelumnya telah menunjukkan pentingnya faktor ini dalam situasi pertumbuhan terkait," kata penulis pertama Yogev Burko, staf peneliti Salk dan asisten profesor di Organisasi Penelitian Pertanian di Institut Gunung Berapi di Israel. "Fakta bahwa PIF7 adalah kekuatan pendorong dominan di balik pertumbuhan tanaman ini benar-benar mengejutkan. Dengan pengetahuan baru ini, kami berharap untuk menyempurnakan respons pertumbuhan ini pada tanaman yang berbeda. Agar dapat membantu mereka beradaptasi dengan perubahan iklim."
Para peneliti percaya bahwa ada pemain lain, yang belum ditemukan, yang meningkatkan efek PIF7 dan auksin. Mereka berharap untuk mengeksplorasi faktor yang tidak diketahui ini dalam studi masa depan. Lab Burko juga akan mempelajari bagaimana jalur ini dapat dioptimalkan pada tanaman pangan.
"Suhu global meningkat, jadi kami membutuhkan tanaman pangan yang dapat berkembang dalam kondisi baru ini," pungkas Chory, yang ikut memimpin Salk's Harnessing Plants Initiative dan memegang Howard H. dan Maryam R. Newman Chair di Plant Biology.