INSPIRASI NUSANTARA– Sebuah gen baru bernama Booster berhasil diidentifikasi pada pohon poplar. Gen ini mampu meningkatkan proses fotosintesis dan pertumbuhan hingga 200% di lingkungan terkendali, serta 30% di lapangan.
Penemuan ini membuka peluang baru untuk meningkatkan hasil pertanian dan produksi bioenergi tanpa membutuhkan sumber daya tambahan. Selain pohon poplar, penelitian ini juga relevan untuk tanaman lain seperti Arabidopsis.
Poplar merupakan tanaman bioenergi utama yang dapat tumbuh di lahan marginal yang tidak cocok untuk pertanian konvensional. “Tanaman bioenergi berumur panjang seperti poplar dapat membantu memenuhi permintaan biofuel yang meningkat, menciptakan lapangan kerja di pedesaan, dan mendukung bioekonomi,” kata Jerry Tuskan, Direktur CBI dikutip dari Science Direct.
Terobosan dalam Bioteknologi Tanaman
Tim ilmuwan dari dua pusat penelitian bioenergi Departemen Energi AS, yakni Oak Ridge National Laboratory’s Center for Bioenergy Innovation (CBI) dan University of Illinois Urbana-Champaign’s Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation (CABBI), mengungkap gen Booster. Gen ini ditemukan pada pohon Populus trichocarpa atau black cottonwood, yang dikenal sebagai salah satu bahan baku unggulan untuk bioenergi.
Penelitian yang dipublikasikan dalam jurnal Developmental Cell ini menunjukkan bahwa pohon poplar dengan ekspresi gen Booster mengalami peningkatan tinggi hingga 37% di lapangan dan 200% di rumah kaca. Selain itu, tanaman ini memiliki kandungan Rubisco—protein utama fotosintesis—yang meningkat hingga 62% dan kemampuan penyerapan CO2 bersih yang lebih tinggi sebesar 25%.
Keajaiban Gen Chimeric
Booster adalah gen chimeric, hasil kombinasi dari tiga sumber DNA yang berbeda. Satu segmen berasal dari bakteri di sistem akar poplar, satu lagi dari semut yang berinteraksi dengan jamur parasit poplar, dan segmen terakhir dari protein Rubisco yang berfungsi menangkap karbon dioksida dari atmosfer.
“Gen ini membantu meningkatkan aktivitas fotosintesis sehingga tanaman tumbuh lebih cepat, bahkan dalam kondisi cahaya yang berubah-ubah,” ujar Biruk Feyissa, peneliti utama analisis molekuler gen Booster.
Aplikasi pada Tanaman Lain
Selain poplar, gen Booster juga diuji pada tanaman Arabidopsis (cress thale), menghasilkan peningkatan biomassa dan produksi biji hingga 50%. Hal ini menunjukkan potensi penerapan gen ini pada tanaman lain seperti padi, gandum, dan kedelai—tanaman C3 yang merupakan sumber pangan utama dunia.
“Jika gen ini bekerja pada tanaman pangan, kita dapat meningkatkan hasil panen tanpa memerlukan lahan, air, atau pupuk tambahan,” ujar Stephen Long, profesor di University of Illinois Urbana-Champaign.
Kolaborasi Strategis dan Langkah Selanjutnya
Penelitian ini melibatkan kolaborasi antara CBI dan CABBI yang memanfaatkan teknologi mutakhir, seperti laboratorium fenotip tanaman canggih di ORNL dan fasilitas sekuensing gen di Joint Genome Institute. Langkah berikutnya adalah melakukan uji lapangan di berbagai lokasi untuk mengukur keberhasilan jangka panjang pada poplar dan tanaman lainnya.
Penemuan gen Booster menandai kemajuan besar dalam bioteknologi tanaman, memberikan harapan baru untuk meningkatkan produktivitas tanaman secara signifikan, baik untuk kebutuhan pangan maupun energi. (*/IN)
Referensi: “An orphan gene BOOSTER enhances photosynthetic efficiency and plant productivity” by Biruk A. Feyissa, Elsa M. de Becker, Coralie E. Salesse-Smith, Jin Zhang, Timothy B. Yates, Meng Xie, Kuntal De, Dhananjay Gotarkar, Margot S.S. Chen, Sara S. Jawdy, Dana L. Carper, Kerrie Barry, Jeremy Schmutz, David J. Weston, Paul E. Abraham, Chung-Jui Tsai, Jennifer L. Morrell-Falvey, Gail Taylor, Jin-Gui Chen, Gerald A. Tuskan, Stephen P. Long, Steven J. Burgess and Wellington Muchero, 3 December 2024, Developmental Cell.
DOI: 10.1016/j.devcel.2024.11.002.
