Kedelai Transgenik, Meningkatkan Efisiensi Fotosintesis dan Hasil

Nationalgeographic.co.id—Para ilmuwan yang dipimpin oleh University of Illinois telah mengubah tanaman kedelai secara transgenik untuk meningkatkan efisiensi fotosintesis. Upaya tersebut pada akhirnya dapat memberikan hasil yang lebih besar tanpa kehilangan kualitas.

Temuan ini adalah yang pertama kalinya membuktikan bahwa rekayasa genetik multigen fotosintesis dapat meningkatkan hasil tanaman pangan dalam uji coba lapangan. Capaian tersebut didapat setelah lebih dari satu dekade mereka bekerja untuk tujuan tersebut.

Laporan penelitian ini telah dipublikasikan di jurnal Science dengan judul "Soybean photosynthesis and crop yield are improved by accelerating recovery from photoprotection."

Menurut peneliti, hasil sebesar ini tidak bisa datang pada waktu yang lebih penting. Laporan PBB terbaru, Keadaan Ketahanan Pangan dan Gizi di Dunia 2022, menemukan bahwa pada tahun 2021 hampir 10 persen dari populasi dunia kelaparan.

Situasi yang terus memburuk selama beberapa tahun terakhir dan melampaui semua ancaman lainnya dalam skala kesehatan global.

Menurut UNICEF, pada tahun 2030, lebih dari 660 juta orang diperkirakan akan menghadapi kelangkaan pangan dan malnutrisi. Dua dari penyebab utama hal ini adalah rantai pasokan makanan yang tidak efisien (akses ke makanan) dan kondisi pertumbuhan tanaman yang lebih sulit karena perubahan iklim.

Meningkatkan akses ke pangan dan meningkatkan keberlanjutan tanaman pangan di daerah miskin adalah tujuan utama dari studi ini dan RIPE.

Realizing Increased Photosyntethic Efficiency, atau RIPE, adalah proyek penelitian internasional yang bertujuan untuk meningkatkan produksi pangan global. Caranya adalah dengan meningkatkan efisiensi fotosintesis pada tanaman pangan untuk petani kecil di Afrika Sub-Sahara.

"Jumlah orang yang terkena dampak kekurangan pangan terus bertambah, dan proyeksi jelas menunjukkan bahwa perlu ada perubahan pada tingkat pasokan makanan untuk mengubah lintasan," kata Amanda De Souza, ilmuwan riset proyek RIPE, dan penulis utama.

"Penelitian kami menunjukkan cara yang efektif untuk berkontribusi pada ketahanan pangan bagi orang-orang yang paling membutuhkannya sambil menghindari lebih banyak lahan untuk produksi."

Meningkatkan efisiensi fotosintesis, katanya, adalah peluang besar untuk mendapatkan lompatan yang dibutuhkan dalam potensi hasil.

 Baca Juga: Krisis Pangan Akibat Iklim, Genetika Tanaman Buatan Jadi Solusinya

 Baca Juga: Inovasi Panel Surya Guna Memecahkan Masalah Energi dan Pangan

 Baca Juga: Harapan untuk Pangan: Fotosintesis Buatan Tanpa Sinar Cahaya Matahari

Fotosintesis, proses alami yang digunakan semua tanaman untuk mengubah sinar matahari menjadi energi dan hasil panen. Proses ini telah diperbaiki oleh para peneliti RIPE selama lebih dari satu dekade.

Dalam karya pertama dari jenisnya ini, kelompok tersebut meningkatkan konstruksi VPZ di dalam tanaman kedelai untuk meningkatkan fotosintesis. Mereka kemudian melakukan uji coba lapangan untuk melihat apakah hasil panen dapat ditingkatkan sebagai hasilnya.

Konstruksi VPZ mengandung tiga gen yang membuat kode protein dari siklus xantofil, yang merupakan siklus pigmen yang membantu dalam fotoproteksi tanaman.

Setelah berada di bawah sinar matahari penuh, siklus ini diaktifkan di daun untuk melindunginya dari kerusakan, memungkinkan daun membuang kelebihan energi.

Namun, ketika daun dinaungi (oleh daun lain, awan, atau matahari yang bergerak di langit) fotoproteksi ini perlu dimatikan agar daun dapat melanjutkan proses fotosintesis dengan cadangan sinar matahari.

Dibutuhkan beberapa menit bagi tanaman untuk mematikan mekanisme perlindungan, menghabiskan waktu berharga tanaman yang dapat digunakan untuk fotosintesis.

Ekspresi berlebihan dari tiga gen dari konstruksi VPZ mempercepat proses, jadi setiap kali daun bertransisi dari terang ke teduh, proteksi foto mati lebih cepat.

Daun memperoleh menit fotosintesis ekstra yang, bila ditambahkan sepanjang musim tanam, meningkatkan laju fotosintesis total.

Penelitian ini menunjukkan bahwa meskipun mencapai peningkatan hasil lebih dari 20 persen, kualitas benih tidak terpengaruh.

"Meskipun hasil yang lebih tinggi, kandungan protein biji tidak berubah. Ini menunjukkan beberapa energi ekstra yang diperoleh dari peningkatan fotosintesis kemungkinan dialihkan ke bakteri pengikat nitrogen di nodul tanaman," kata Direktur RIPE Stephen Long yang juga ketua Ikenberry Endowed University.