‘Tambang Emas Genetik’ yang Dapat Membantu Tanaman Bertahan dari Pemanasan Global Ditemukan di Gurun

Sebuah “tambang emas genetik” yang dapat membantu tanaman bertahan dari pemanasan global telah digali—di gurun terkering di dunia.

Tanaman yang tumbuh di Gurun Atacama di Chili utara memegang kunci untuk mengatasi perubahan iklim, menurut penelitian baru.

Mereka telah mengembangkan gen yang memungkinkan mereka untuk berkembang di wilayah yang paling mirip Mars di Bumi.

Sebagian besar terkait erat dengan makanan pokok seperti biji-bijian, kacang-kacangan, dan kentang.

Ini membuka pintu untuk merekayasa buah dan sayuran yang lebih keras, kata para ilmuwan.

Penulis utama Profesor Gloria Coruzzi, dari Universitas New York, mengatakan, “Di era perubahan iklim yang dipercepat, sangat penting untuk mengungkap dasar genetik untuk meningkatkan produksi dan ketahanan tanaman dalam kondisi kering dan miskin nutrisi.”

Gurun pantai—terjepit di antara pantai Pasifik dan pegunungan Andes—adalah dataran tinggi yang gersang. Namun pada musim semi, sebuah sudut kecil ditutupi hamparan bunga. Pata de guanaco ungu dan ananuca kuning adalah di antara lebih dari 200 spesies tanaman yang mekar.

Mereka tumbuh subur di lingkungan yang tidak ramah dengan curah hujan rata-rata hanya 0,01 sentimeter per tahun.

Varietas lain termasuk rumput, semusim, dan semak abadi.

Pohon mesquite, semak soba, pakis, dan black sage memiliki akar yang dalam dan daun berdaging yang mempertahankan kelembapan.

Tanaman terberat di Bumi

Sekarang sebuah tim internasional sedang menyelidiki fenomena yang telah membingungkan para ilmuwan selama beberapa dekade.

Mereka mendirikan “laboratorium alami” yang tak tertandingi yang mengidentifikasi gen dan mikroba spesifik yang memberi daya pada tanaman terberat di planet ini.

Diharapkan temuan dalam Prosiding National Academy of Sciences akan membantu memberi makan dunia dalam beberapa dekade mendatang.

Penulis utama Prof Rodrigo Gutierrez, dari Universitas Katolik Kepausan Chili, mengatakan, “Studi kami tentang tanaman di Gurun Atacama secara langsung relevan dengan wilayah di seluruh dunia yang menjadi semakin kering, dengan faktor-faktor seperti kekeringan, suhu ekstrem, dan garam dalam air dan tanah merupakan ancaman signifikan terhadap produksi pangan global.”

LAGI: Mesin Pencari Yang Menanam Pohon Dengan Setiap Pencarian Baru Saja Menanam Pohonnya yang Ke-100 Juta

Tanaman juga harus mengatasi ketinggian yang tinggi, ketersediaan nutrisi yang rendah di dalam tanah dan radiasi sinar matahari yang sangat tinggi.

Selama periode sepuluh tahun, para peneliti mengumpulkan, memberi label, dan membekukan 32 tanaman paling dominan.

Mereka diambil dari 22 situs melintasi gurun di area vegetasi yang berbeda dan di setiap ketinggian 100 meter.

Sampel disimpan dalam nitrogen cair dan dikirim 1.000 mil disimpan di bawah es kering ke lab Prof Gutierrez di Santiago di mana staf memetakan DNA mereka.

Beberapa tumbuh di mana suhu berfluktuasi lebih dari 50 derajat dari siang ke malam — atau ada radiasi yang sangat tinggi.

Lainnya ditemukan di tanah yang sebagian besar pasir dan kekurangan nutrisi — dengan satu-satunya hujan tahunan yang turun selama beberapa hari.

TERKAIT: Peru Melindungi Machu Picchu Dengan Menanam Satu Juta Pohon untuk Mencegah Tanah Longsor dan Kebakaran

Analisis menunjukkan beberapa spesies mengembangkan bakteri pemacu pertumbuhan di dekat akarnya.

Strategi adaptif mengoptimalkan asupan nitrogen—penting untuk pertumbuhan—di tanah Atacama yang miskin nutrisi.

Gen yang urutan proteinnya diadaptasi kemudian diidentifikasi dengan membandingkan tanaman dengan 32 spesies ‘saudara’ yang serupa.

Ini dilakukan melalui teknik yang disebut filogenomik yang merekonstruksi pohon keluarga suatu organisme.

Prof Corruzi mengatakan, dari temuannya, yang diterbitkan dalam Proceedings of the National Academy of Sciences, “Tujuannya adalah menggunakan pohon evolusi berdasarkan urutan genom untuk mengidentifikasi perubahan urutan asam amino yang dikodekan dalam gen yang mendukung evolusi Atacama. adaptasi tanaman dengan kondisi gurun.”

Beberapa dasar sungai di Atacama telah kering selama sekitar 120.000 tahun.

Suhu siang hari sekitar 25 derajat Celcius—menurun hingga minus dua di malam hari. NASA telah menyelidikinya untuk mencari petunjuk tentang potensi kehidupan di bawah permukaan Mars.

Rekan penulis Dr Gil Eshel, dari NYU, mengatakan, “Analisis genomik yang intens secara komputasional ini melibatkan perbandingan 1.686.950 urutan protein di lebih dari 70 spesies.

“Kami menggunakan super-matriks yang dihasilkan dari 8.599.764 asam amino untuk rekonstruksi filogenomik sejarah evolusi spesies Atacama.”

LIHAT: Proyek Drone Pertama di Kanada Bertujuan Menanam 1 Miliar Pohon pada 2028

Studi ini mengidentifikasi 265 gen kandidat yang perubahan urutan proteinnya dipilih oleh kekuatan evolusioner.

Mutasi ini dapat mendasari adaptasi tanaman terhadap kondisi gurun.

Mereka termasuk gen yang terlibat dalam respons terhadap cahaya dan fotosintesis, yang memungkinkan tanaman beradaptasi dengan radiasi ekstrem.

Demikian pula, para peneliti menemukan gen yang terlibat dalam regulasi respons stres, garam, detoksifikasi, dan logam.

Mereka mungkin terkait dengan menahan lingkungan yang miskin nutrisi.

Sebagian besar studi tentang toleransi tanaman telah didasarkan pada eksperimen laboratorium menggunakan beberapa spesies model – kehilangan konteks ekologis.

Rekan penulis Dr Viviana Araus, anggota lab Prof Gutierrez, mengatakan: “Dengan mempelajari ekosistem di lingkungan alaminya, kami dapat mengidentifikasi gen adaptif dan proses molekuler di antara spesies yang menghadapi lingkungan keras yang sama.”

Bunga yang mengejutkan di Atacama dikenal secara lokal sebagai “gurun berbunga.”

Prof Gutierrez mengatakan: “Sebagian besar spesies tanaman yang kami cirikan dalam penelitian ini belum pernah dipelajari sebelumnya.

LAGI: Ilmuwan Menggunakan Air Limbah Daur Ulang untuk Menumbuhkan Hutan seluas 500 Acre di Tengah Gurun Mesir

“Karena beberapa tanaman Atacama terkait erat dengan tanaman pokok, termasuk biji-bijian, kacang-kacangan, dan kentang, kandidat gen yang kami identifikasi mewakili tambang emas genetik untuk merekayasa tanaman yang lebih tangguh, suatu kebutuhan mengingat peningkatan penggurunan di planet kita.”

Gurun juga merupakan surganya para astronom. Dengan langit yang jernih dan udara yang kering, beberapa teleskop paling kuat di dunia ditempatkan di sana.

TANAMAN Sedikit Kabar Baik di Umpan Sosial Itu…