Di alam bebas, sering kali setiap makhluk hidup dengan sendirinya — bahkan tanaman. Dibiarkan sendiri, sebagian besar spesies tanaman liar hanya menghasilkan energi yang cukup untuk meletakkan akar dan menghasilkan daun dan biji. Tetapi manusia menginginkan lebih.
Orang-orang sekarang telah membiakkan dan men-tweak tanaman selama ribuan tahun — membuatnya tahan serangga dan membantu mereka menanam buah-buahan dan sayuran yang lebih manis dan lebih besar. Sekarang, penelitian baru menunjukkan bahwa kita mungkin bisa membuat tanaman bekerja lebih keras, secara radikal meningkatkan produksi tanaman di masa depan, lapor Justin Gillis untuk The New York Times .
Profesor ilmu tanaman Stephen Long dan timnya di University of Illinois, Urbana-Champaign, memasukkan gen untuk tiga protein yang terlibat dalam fotosintesis ke dalam tanaman tembakau, yang menyebabkan mereka tumbuh 14 hingga 20 persen lebih banyak daripada tanaman yang tidak diubah, menurut studi yang dipublikasikan baru-baru ini di jurnal Science.
Bagaimana cara kerjanya?
Ketika daun tanaman terkena sinar matahari, mereka menyerap sebagian energi cahaya untuk mendorong fotosintesis. Tetapi matahari menghasilkan lebih banyak cahaya daripada yang bisa ditangani daun. Bahkan, begitu banyak energi mengenai daun sehingga dapat memutihkan atau mengeraskan daun jika tidak ditangani. Jadi tanaman memiliki mekanisme yang menyalakan sinar matahari terang untuk menghilangkan energi ekstra itu sebagai panas, sebuah proses yang disebut pendinginan non-fotokimia (NPQ).
Masalahnya adalah, butuh waktu setengah jam bagi NPQ untuk dimatikan jika awan atau bayangan lain sementara menghentikan sinar matahari yang menyilaukan. Alih-alih menambah fotosintesis dan menurunkan NPQ, pabrik terus membuang banyak energi ini sebagai panas. Selama sehari, Long dan timnya menghitung bahwa proses NPQ yang lambat mengurangi produktivitas tanaman sebesar 7, 5 hingga 30 persen.
Untuk membuat tanaman mematikan NPQ lebih cepat, tim memindahkan gen untuk tiga protein dari tanaman yang dikenal sebagai thale cress ke tanaman tembakau — dipilih karena kemudahan manipulasi mereka. Mereka menanam tanaman yang dimanipulasi dan mendapatkan hasil yang mengesankan. Satu galur hasil tembakau meningkat 13, 5 persen, 19 persen pada varietas lain dan 20 persen pada varietas ketiga, lapor Gillis.
Para peneliti percaya bahwa metode mereka akan diterjemahkan menjadi tanaman pangan dengan tujuan akhirnya meningkatkan hasil panen. Sebagian besar penelitian mereka didanai oleh Yayasan Gates filantropi, yang mendanai banyak proyek dengan tujuan meningkatkan produksi pangan di seluruh dunia, lapor Gillis. Ada rencana untuk menguji konsep selanjutnya dalam tanaman pangan seperti kacang tunggak, beras dan singkong, yang penting di daerah rawan pangan di Afrika.
"PBB memperkirakan bahwa pada tahun 2050 kita akan perlu memproduksi sekitar 70 persen lebih banyak makanan di tanah yang saat ini kita gunakan, " kata Long dalam siaran pers. “Sikap saya adalah bahwa sangat penting untuk memiliki teknologi baru ini di rak sekarang karena itu bisa memakan waktu 20 tahun sebelum penemuan tersebut dapat mencapai ladang petani. Jika kita tidak melakukannya sekarang, kita tidak akan memiliki solusi ini ketika kita membutuhkannya. "
Tidak semua orang benar-benar yakin dengan hasil tembakau, terutama karena tembakau adalah daun dan tidak menghasilkan biji atau biji-bijian. "Bagaimana hasilnya dalam beras, jagung, gandum, atau bit gula?" L. Val Giddings, seorang rekan senior di Yayasan Teknologi dan Inovasi Informasi di Washington bertanya kepada Gillis. "Anda harus memasukkannya ke beberapa tanaman penting sebelum Anda dapat menunjukkan ini nyata dan itu akan memiliki dampak besar. Kami belum ada di sana."
Tetapi ada tanda-tanda bahwa teknologi memposisikan manusia di tepi Revolusi Hijau Kedua, di mana jenis-jenis tanaman supercharged baru - mampu menahan kekeringan, salinitas dan kesuburan yang buruk - akan membawa nutrisi dan ketahanan pangan bagi negara-negara miskin di seluruh dunia.
Baru-baru ini, para peneliti mengurutkan genom dari 3.000 varietas padi, yang dapat membantu mereka menemukan gen yang mengendalikan resistensi pestisida dan peningkatan hasil. Para peneliti bahkan telah mengembangkan versi sintetis fotosintesis, yang dapat membantu mereka mencari cara untuk membuat proses lebih efisien dalam tanaman pangan dan juga dapat membantu mengeluarkan karbon dioksida dari atmosfer.
