Ilmuwan Ungkap Cara Tanaman 'Berpikir' di Tengah Perubahan Iklim

BERBEDA dengan hewan, tanaman tidak bisa berjalan menjauh dari masalah. Begitu benih berkecambah, tanaman akan tetap berakar di tempat yang sama seumur hidupnya, menghadapi panas, dingin, hingga kekeringan yang datang tanpa peringatan.

Sebuah studi terbaru dari University of Pennsylvania mengungkap rahasia luar biasa di tingkat seluler tentang bagaimana tanaman menjaga keseimbangan antara tumbuh dan bereproduksi. Penemuan yang dipublikasikan dalam jurnal Science ini menjelaskan fleksibilitas tanaman yang berpotensi membantu menciptakan tanaman pangan yang lebih kuat di tengah perubahan iklim.

Dua Strategi Berbunga

Setiap tanaman menghadapi pilihan sulit dalam satu musim tanam, berbunga cepat lalu mati, atau berbunga secara bertahap sambil terus tumbuh. Tanaman pangan seperti padi biasanya berbunga cepat dan berhenti tumbuh setelah biji dihasilkan. Strategi ini efektif jika musim dapat diprediksi.

Baca juga : Ilmuwan Kembangkan Alat Pantau Napas Tanaman secara Real-Time, Kunci Hadapi Perubahan Iklim

Namun, tanaman seperti Arabidopsis memilih jalan yang lebih aman namun lambat. Mereka terus tumbuh ke atas sambil memproduksi bunga di sisi-sisi batangnya, sebuah gaya pertumbuhan yang disebut indeterminate.

"Jika jendela kondisi optimal bergeser selama musim tersebut, pembungaan yang berkelanjutan akan meningkatkan peluang setidaknya beberapa benih tetap diproduksi," ujar Doris Wagner, ahli biologi tanaman sekaligus penulis pendamping studi tersebut.

Sinyal Tunggal, Respons Berbeda

Selama ini, ilmuwan bertanya-tanya bagaimana tanaman bisa berbunga di satu bagian namun menghambat pembungaan di bagian lainnya, padahal seluruh bagian tanaman menerima sinyal lingkungan yang sama.

Baca juga : El Niño dan La Niña Picu Banjir dan Kekeringan Serentak di Berbagai Benua

Jawabannya ada pada struktur kecil di ujung tanaman yang disebut shoot apical meristem. Di sinilah sel punca bekerja untuk menjaga pertumbuhan. Saat suhu naik dan siang hari memanjang, tanaman memproduksi protein kecil bernama florigen (FT) yang memerintahkan sel untuk mulai berbunga.

Pada tanaman yang terus tumbuh, ujung pucuk bereaksi secara berbeda terhadap protein FT. Tim peneliti menemukan bahwa protein lain bernama TFL1 menjadi aktif di bagian pucuk untuk memblokir perintah berbunga dan melindungi sel punca.

Mekanisme 'Termostat' Alami

Studi ini juga menyoroti peran protein ketiga bernama LEAFY (LFY). Di sebagian besar bagian tanaman, LFY merespons sinyal FT dengan menyalakan gen berbunga. Namun di ujung pucuk, LFY justru berperilaku mengejutkan dengan mengaktifkan TFL1 untuk mencegah pembungaan.

"Agak berlawanan dengan intuisi, kami menyadari bahwa LFY di pucuk pucuk mengaktifkan TFL1, dan keduanya membentuk loop umpan balik negatif," kata Wagner.

Sistem ini bekerja seperti termostat. Sinyal pembungaan yang kuat akan meningkatkan kadar LFY, yang kemudian memicu lonjakan TFL1. TFL1 kemudian menekan kembali kadar LFY agar ujung pucuk tidak berubah menjadi bunga secara tidak sengaja akibat perubahan cuaca yang singkat.

Masa Depan Pertanian

Memahami interaksi protein ini memberikan harapan baru bagi dunia pertanian. Tanaman pangan yang hanya berbunga sekali akan kesulitan menghadapi gelombang panas atau curah hujan yang tidak menentu akibat perubahan iklim.

"Respons terhadap perubahan iklim seharusnya bukan dengan mengubah lebih banyak lahan alami menjadi lahan pertanian," tegas Wagner. "Seharusnya dengan menggunakan lahan yang sudah kita tanami secara lebih efisien."

Dengan mempelajari tanaman yang sudah tahu cara menyeimbangkan pertumbuhan dan reproduksi, sektor pertanian diharapkan menjadi lebih tangguh tanpa harus memperluas jejak lingkungannya. (Earth/Z-2)