Setiap tahun, tanaman pangan bernilai miliaran dolar hilang secara global karena pertumbuhan pra-panen (PHS), yaitu kondisi di mana biji-bijian dan benih mulai berkecambah di tanaman sebelum dipanen. Dipicu oleh cuaca hangat dan lembab, fenomena ini membahayakan kualitas tanaman dan berkontribusi terhadap tantangan ketahanan pangan global. Namun, penelitian baru, yang dipelopori oleh para ilmuwan di Laboratorium Penelitian Carlsberg di Denmark, telah mengungkapkan mekanisme genetik yang mengendalikan pertumbuhan jelai, yang berpotensi menawarkan solusi terhadap masalah yang meluas ini.
Akar Masalah: Domestikasi dan Dormansi
PHS bukanlah kejadian alami; itu adalah konsekuensi dari praktik pertanian. Ketika para petani awal membudidayakan jelai, mereka memprioritaskan tanaman yang bertunas dengan cepat setelah tanam. Hal ini memerlukan pengurangan dormansi alami benih—jeda penting yang mencegah perkecambahan hingga kondisinya ideal. Meskipun praktik ini memungkinkan penanaman lebih cepat dan kemungkinan panen dua kali setahun, praktik ini menimbulkan kerentanan yang signifikan: jika cuaca berubah menjadi sangat hangat dan lembap sebelum panen, seluruh tanaman dapat mulai bertunas sebelum waktunya. Hal ini membuat biji-bijian tersebut tidak cocok untuk disimpan atau diproses, sehingga berdampak negatif terhadap nilainya baik untuk makanan maupun untuk pembuatan bir.
Mengungkap Pengendalian Genetik: Peran MKK3
Untuk menyelidiki penyebab PHS, para peneliti fokus pada MKK3, sebuah gen yang sudah diketahui mempengaruhi dormansi pada jelai dan biji-bijian sereal lainnya. Mereka melakukan analisis komprehensif terhadap DNA lebih dari 1.000 varietas jelai yang bersumber dari pertanian dan bank benih di seluruh dunia. Penelitian ini juga melibatkan penanaman berbagai jenis jelai di ladang selama beberapa musim, dengan sengaja menempatkan separuh tanaman pada kondisi yang mungkin memicu PHS. Melalui analisis komparatif terhadap biji-bijian yang terkena dampak dan biji-bijian normal, serta penelitian laboratorium yang memeriksa ekspresi gen dan aktivitas protein, para peneliti dapat menentukan bagaimana gen MKK3 berdampak langsung terhadap dormansi.
Berbagai Versi Dormansi Pemerintahan MKK3
Penelitian yang dipublikasikan di Science ini mengungkapkan temuan penting: dormansi tidak dikendalikan oleh satu versi gen MKK3, melainkan oleh beberapa versi. Jelai liar hanya memiliki satu salinan gen ini, sedangkan varietas peliharaan memiliki beberapa salinan. Akibatnya, semakin banyak gen MKK3 yang dimiliki tanaman jelai, semakin kuat sinyal untuk bertunas, sehingga periode dormansi menjadi lebih pendek.
Praktik Pertanian Kuno Membentuk Keanekaragaman Genetik
Para peneliti juga menyelidiki bagaimana varian MKK3 yang berbeda ini menyebar dari waktu ke waktu, sebagai respons terhadap kondisi iklim dan kebutuhan para petani kuno. Varian “hiperaktif” tertentu dipilih oleh petani di Eropa Utara, karena kualitas maltingnya yang unggul. Sebaliknya, varian lain yang kurang aktif, yang menyebabkan dormansi lebih tinggi, lebih disukai oleh petani di daerah beriklim basah, seperti Asia Timur, karena varian tersebut membantu tanaman bertahan di musim hujan.
Masa Depan Barley yang Tahan Iklim
Wawasan ini menawarkan jalan bagi para pemulia modern untuk mengembangkan varietas jelai yang disesuaikan dengan wilayah dan iklim tertentu. >Penelitian kami menunjukkan bahwa memahami kompleksitas genetik dari masa dormansi dapat membantu para pemulia mengembangkan jelai yang produktif dan tahan terhadap perubahan iklim. Dengan membiakkan varietas secara selektif dengan varian MKK3 yang sesuai, petani dapat membudidayakan tanaman yang memiliki hasil tinggi dan tidak terlalu rentan terhadap dampak buruk pertunasan pra-panen. Penelitian ini mempunyai potensi besar untuk meningkatkan ketahanan pangan global dan mendukung praktik pertanian berkelanjutan.
