Lima belas tahun yang lalu, para ilmuwan mengumumkan bahwa mereka telah selesai mengurutkan genom manusia, tugas monumental yang memakan waktu puluhan tahun penelitian dan miliaran dolar. Setelah itu mungkin akan tampak seperti memetakan genetika dari tanaman menetap akan mudah. Tapi itu tidak terjadi sama sekali. Ternyata, DNA dari roti gandum varietas taman yang baik adalah kekacauan yang kusut, rumit, dan memecahkan kode tampaknya merupakan hal yang mustahil — sampai sekarang.
Para peneliti akhirnya mengurutkan genom gandum, sebuah terobosan yang dapat mengarah pada inovasi seperti varietas tahan kekeringan dan vitamin, lapor Ed Yong di The Atlantic.
Yong menjelaskan bahwa genom gandum sangat kompleks karena secara genetis itu adalah tiga spesies dalam satu. Kira-kira 500.000 tahun yang lalu, dua leluhur berumput gandum secara alami hibridisasi, menciptakan gandum emmer liar. Ketika para ahli agrikultur manusia purba menjinakkan tanaman itu, spesies rumput lain yang berkaitan erat juga menambahkan bahan genetik ke dalam campuran tersebut. Itu berarti genom memiliki tiga pasang setiap kromosom. Ini juga berarti bahwa dibandingkan dengan genom manusia, yang memiliki 3 miliar nukleotida, atau huruf genetik, gandum memiliki 16 miliar. Dan hanya satu kromosom, kata Yong, lebih besar dari seluruh genom kedelai. Seluruh genom, terdiri dari 21 kromosom, juga memiliki elemen berulang yang membingungkan, yang membentuk 85 persen dari urutan.
Upaya untuk memahami DNA gandum sama besarnya dengan genom itu sendiri. Menurut Elizabeth Pennisi di Science, butuh 200 ilmuwan dari 73 institusi di 20 negara (alias International Wheat Genome Sequencing Consortium) selama lebih dari 13 tahun dan $ 75 juta untuk memecahkan gandum. Pada akhirnya, genom referensi sepenuhnya beranotasi baru, diterbitkan dalam jurnal Science, termasuk lokasi yang tepat dari 107.891 gen dan 4 juta penanda molekuler dari varietas gandum roti yang disebut Chinese Spring.
Rudi Appels, seorang ahli biologi molekuler di Agriculture Victoria di Australia yang merupakan bagian dari konsorsium, mengatakan bahwa ketika proyek dimulai, banyak orang percaya pengurutannya tidak mungkin. Tetapi waktu dan teknologi membuat proyek menjadi kenyataan. "Saya pikir gandum layak didefinisikan dengan baik sebagai genom manusia dan kemudian teknologi benar-benar berkembang pesat, " katanya kepada Melissa Davey di The Guardian. "Tiba-tiba, apa yang tadinya benar-benar mustahil terlihat dapat dicapai, dan saya ingin berada di sana dan menangkap teknologi baru saat mereka datang."
Mengembangbiakan gandum dengan metode tradisional menjadi sangat sulit karena genetika tanaman yang kompleks. Genom referensi baru akan memberi para peneliti peta jalan tentang cara meningkatkan tanaman. Konsep awal genom telah memulai penelitian gandum. “Apa yang membuat kami bertahun-tahun di masa lalu sekarang hanya membutuhkan satu malam, ” Jorge Dubcovsky dari University of California, Davis, memberi tahu Pennisi. "Ini seperti berjalan dengan peta Google."
Para peneliti di John Innes Centre di Norwich, Inggris, telah menggunakan genom untuk mengidentifikasi gen untuk ukuran butir. Dengan menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR mereka mampu menghasilkan gandum dengan gandum 20 persen lebih besar dari biasanya. Tim lain menggunakan genom untuk menghasilkan varietas yang tidak perlu musim dingin di tanah untuk bertunas. Yang lain mencari gen yang membuat gandum kurang rentan terhadap serangga. Para peneliti juga melihat gen yang menghasilkan protein penyebab alergi dengan harapan pengembangbiakan gandum hypo-allergenic.
Urutannya, bagaimanapun sulitnya, perlu. Banyak petani mendukung awal proyek ini — dan dengan alasan yang bagus. Saat ini, gandum merupakan 20 persen dari seluruh kalori yang dikonsumsi di Bumi. Jika populasi terus meningkat, petani perlu menghasilkan lebih banyak dan lebih banyak setiap tahun untuk mendukung kemanusiaan pada tahun 2050. Tetapi mengubah jutaan hektar menjadi lahan pertanian adalah mahal dan akan memiliki konsekuensi lingkungan yang besar. Itu berarti keuntungan perlu berasal dari gandum itu sendiri, melalui varietas yang lebih baik dan ketahanan yang lebih keras terhadap unsur-unsur dan serangga.
Harapan sekarang bahwa genom di luar sana adalah bahwa gandum akan melihat beberapa ledakan inovatif yang dialami tanaman lain, termasuk jagung, genom yang diterbitkan pada 2009 dan beras, yang selesai pada 2005.
