Gandum yang dimodifikasi secara genetik membantu akar mengeluarkan senyawa yang mengaktifkan bakteri pengikat nitrogen dalam tanah, membuka jalan untuk mengurangi polusi dan biaya pupuk bagi petani.
Varietas gandum baru ini diciptakan oleh tim Profesor Eduardo Blumwald menggunakan teknologi penyuntingan gen CRISPR. Tim ini meningkatkan kemampuan tanaman untuk menghasilkan senyawa alami yang, ketika disekresikan ke dalam tanah oleh akar, membantu bakteri mengubah uranium dari udara menjadi bentuk nitrogen yang dapat diserap tanaman – sebuah proses yang disebut fiksasi nitrogen.
Blumwald mengatakan teknik ini sangat berguna di wilayah berkembang. "Di Afrika, orang tidak menggunakan pupuk karena tidak punya uang dan lahan mereka sangat kecil, sekitar enam atau delapan hektar," ujarnya. "Bayangkan menanam tanaman yang mendorong bakteri di dalam tanah untuk memproduksi pupuk sendiri."
Penemuan ini dibangun berdasarkan keberhasilan tim sebelumnya pada tanaman padi, dan diperluas ke serealia lainnya.
Gandum saat ini merupakan serealia terbesar kedua di dunia dan menyumbang sekitar 18% dari penggunaan pupuk nitrogen global. Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa, dunia memproduksi lebih dari 800 juta ton pupuk pada tahun 2020. Namun, tanaman hanya menyerap 30-50% dari pupuk yang diberikan; sisanya mengalir ke sungai dan laut, menyebabkan zona "mati" yang kekurangan oksigen atau menghasilkan nitrogen oksida—gas rumah kaca yang kuat.
Tidak seperti kacang-kacangan, yang memiliki bintil akar untuk menciptakan lingkungan rendah oksigen bagi bakteri pengikat nitrogen, gandum dan sebagian besar tanaman lainnya tidak memiliki struktur ini dan karena itu bergantung pada pupuk sintetis.
"Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah mencoba membuat bintil akar pada tanaman serealia atau mencoba memasukkan bakteri pengikat nitrogen ke dalam akar, tetapi tidak berhasil. Kami mengambil pendekatan yang berbeda," kata Blumwald. "Kami pikir lokasi bakteri tidak masalah, selama nitrogen yang difiksasi dapat mencapai tanaman untuk digunakan."
Tim tersebut menyaring 2.800 senyawa tanaman alami dan menemukan 20 senyawa yang membantu bakteri membentuk biofilm – lapisan yang membantu menjaga lingkungan rendah oksigen agar enzim nitrogenase dapat berfungsi.
Setelah mengidentifikasi gen yang terlibat, tim menggunakan CRISPR untuk meningkatkan produksi senyawa flavon tertentu yang disebut apigenin. Ketika gandum menghasilkan apigenin berlebih dan mensekresikannya ke dalam tanah, bakteri membentuk biofilm pelindung, yang memungkinkan nitrogenase untuk mengikat nitrogen ke dalam bentuk yang dapat dimanfaatkan tanaman.
Pada kondisi pemupukan yang sangat rendah, gandum hasil suntingan gen juga menghasilkan hasil panen yang lebih tinggi daripada varietas kontrol.
Menurut Departemen Pertanian AS, para petani menghabiskan hampir $36 miliar untuk pupuk pada tahun 2023. Blumwald mengatakan AS memiliki sekitar 500 juta hektar lahan gandum. "Bayangkan jika Anda dapat mengurangi jumlah pupuk di lahan tersebut sebesar 10 persen. Jika dihitung secara konservatif, itu berarti penghematan lebih dari $1 miliar per tahun."
Penelitian ini dipublikasikan di Plant Biotechnology Journal. Universitas California telah mengajukan permohonan paten untuk varietas gandum ini.
VNA
Sumber: https://tuoitre.vn/doc-la-lua-mi-chinh-sua-gene-co-kha-nang-tu-tao-phan-bon-20251125082458973.htm
Komentar (0)