Bentang alam yang terik di Death Valley, California, di mana suhu musim panas secara rutin melebihi angka 120 derajat Fahrenheit, tampaknya menghalangi kehidupan seperti yang kita kenal sekarang. Namun, di tengah wadah yang tampaknya tidak ramah ini, tanaman asli yang tangguh tumbuh subur— Tidestromia oblongifolia. Penyintas yang ulet ini telah memberikan petunjuk berharga bagi para ilmuwan di Michigan State University (MSU), dengan mengungkap cetak biru tanaman rekayasa yang dapat menahan panas yang semakin meningkat akibat perubahan iklim.
Diterbitkan dalam jurnal Current Biology, penelitian yang dilakukan oleh Profesor Seung Yon “Sue” Rhee dan Spesialis Penelitian Karine Prado mengungkap bagaimana T. oblongifolia tidak hanya bertahan tetapi juga tumbuh subur dalam kondisi ekstrim.
Para peneliti awalnya dibuat bingung dengan ketahanan tanaman tersebut. “Saat pertama kali kami membawa benih ini kembali ke laboratorium, kami kesulitan untuk menumbuhkannya,” kenang Prado. Namun, dengan menciptakan kembali lingkungan Death Valley yang tak kenal ampun di ruang pertumbuhan khusus di Institut Ketahanan Tanaman MSU, mereka menyaksikan transformasi yang mengejutkan: T. oblongifolia dengan cepat melipatgandakan biomassanya hanya dalam 10 hari. Sebaliknya, spesies sejenis yang dikenal karena toleransi panasnya terhenti dalam kondisi ekstrem ini.
Hanya dalam waktu dua hari setelah terpapar suhu yang sangat panas, penghuni gurun ini secara signifikan meningkatkan zona nyaman fotosintesisnya – kisaran suhu di mana ia dapat secara efektif menghasilkan energi melalui fotosintesis. Dalam waktu dua minggu, suhu fotosintesis optimalnya melonjak hingga 45 derajat Celcius (113 derajat Fahrenheit), melebihi suhu spesies tanaman utama mana pun yang pernah didokumentasikan. Toleransi panas yang luar biasa ini melontarkan T. oblongifolia masuk dalam buku rekor sebagai tanaman paling tahan panas yang dikenal sains.
Rahasia Bertahan Hidup: Simfoni Adaptasi
Menggali lebih dalam, para peneliti menggabungkan pengukuran fisiologis dengan pencitraan canggih dan analisis genom untuk menguraikan mekanisme rumit yang mendasari T. adaptasi oblongifolia yang luar biasa. Mereka mengungkap rangkaian perubahan biologis terkoordinasi yang terjadi di berbagai tingkatan dalam tanaman.
Di bawah panas terik, organel penghasil energi (mitokondria) secara strategis memposisikan dirinya berdekatan dengan kloroplas – tempat fotosintesis. Kloroplas sendiri mengalami perubahan struktural yang dramatis, berubah menjadi konfigurasi “seperti cangkir” yang tidak terlihat pada tumbuhan tingkat tinggi lainnya. Morfologi baru ini dapat meningkatkan penangkapan dan daur ulang karbon dioksida, sehingga secara efektif menstabilkan produksi energi bahkan di bawah tekanan ekstrem.
Pada saat yang sama, ribuan gen dalam genom tanaman mulai beraksi atau dibungkam hanya dalam waktu 24 jam. Banyak dari gen ini memainkan peran penting dalam menjaga protein, membran sel, dan mesin yang bertanggung jawab untuk fotosintesis dari kerusakan akibat panas. Khususnya, T. oblongifolia secara signifikan memperkuat produksi Rubisco activase – enzim kunci yang penting untuk menjaga kelancaran fungsi fotosintesis pada suhu tinggi.
Dari Gurun hingga Piring Makan: Sebuah Perbatasan Baru dalam Peningkatan Tanaman
Ketika suhu global terus meningkat, gelombang panas mendatangkan malapetaka pada hasil pertanian untuk tanaman pokok seperti gandum, jagung, dan kedelai. Pemberian pangan kepada populasi global yang terus bertambah bergantung pada peningkatan produksi pangan dalam menghadapi tantangan iklim yang semakin intensif ini.
“T. oblongifolia menunjukkan bahwa tanaman memiliki kapasitas luar biasa untuk beradaptasi terhadap suhu ekstrem,” Rhee menekankan. “Jika kita bisa memahami cara pertanian mencapai prestasi ini dan meniru mekanisme tersebut pada tanaman kita, kita bisa merevolusi pertanian di tengah pemanasan global.”
Rhee berpendapat bahwa mempelajari ekstremofil seperti T. oblongifolia, dibandingkan hanya mengandalkan spesies model tradisional untuk penelitian tanaman, hal ini membuka peluang baru untuk meningkatkan ketahanan. “Tanaman gurun telah mengasah adaptasinya selama jutaan tahun untuk mengatasi tantangan yang saat ini kita hadapi,” jelasnya. “Kami memiliki alat-alat mutakhir – genomik, pencitraan langsung beresolusi tinggi, dan biologi sistem – untuk mengungkap rahasia mereka.”
Yang tetap penting adalah investasi berkelanjutan pada penelitian inovatif semacam ini. Laboratorium Rhee secara aktif menerjemahkan temuan ini ke dalam aplikasi praktis, mengeksplorasi bagaimana gen dan struktur seluler yang memungkinkan T. toleransi oblongifolia terhadap panas dapat dimasukkan ke dalam tanaman pokok, sehingga membuka jalan bagi masa depan yang lebih berketahanan bagi ketahanan pangan global.
“Penelitian ini melampaui keingintahuan biologis belaka,” tegas Prado. “Hal ini memberi kita peta jalan untuk memanfaatkan kecerdikan alam untuk memberdayakan tanaman – dan pada akhirnya umat manusia – agar dapat berkembang di tengah perubahan iklim.”
