Para peneliti dari Departemen Biokimia di Institut Ilmu Pengetahuan India (IISc) telah menemukan mekanisme yang telah lama dicari yang digunakan oleh tanaman darat primitif seperti bryophytes (termasuk lumut dan lumut hati) untukmengatur pertumbuhan tanaman– suatu mekanisme yang juga telah dilestarikan pada tanaman berbunga yang berevolusi baru-baru ini.
Penelitian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Chemical Biology ini berfokus pada regulasi non-klasik protein DELLA, pengatur pertumbuhan utama yang dapat menghambat pembelahan sel pada tanaman embrionik (tanaman darat).
"DELLA bertindak seperti polisi tidur, tetapi jika polisi tidur ini terus-menerus ada, tanaman tidak dapat bergerak," jelas Debabrata Laha, profesor biokimia dan rekan penulis studi tersebut. Oleh karena itu, degradasi protein DELLA sangat penting untuk mendorong pertumbuhan tanaman. Pada tanaman berbunga, DELLA terdegradasi ketika fitohormongiberelin (GA)berikatan dengan reseptornya, GID1, membentuk kompleks GA-GID1-DELLA. Selanjutnya, protein represor DELLA berikatan dengan rantai ubikuitin dan didegradasi oleh proteasom 26S.
Menariknya, lumut merupakan salah satu tumbuhan pertama yang menghuni daratan, sekitar 500 juta tahun yang lalu. Meskipun mereka menghasilkan fitohormon giberelin (GA), mereka tidak memiliki reseptor GID1. Hal ini menimbulkan pertanyaan: bagaimana pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan darat awal ini diatur?
Para peneliti menggunakan sistem CRISPR-Cas9 untuk melumpuhkan gen VIH yang terkait, sehingga mengonfirmasi peran VIH. Tanaman yang kekurangan enzim VIH fungsional menunjukkan cacat pertumbuhan dan perkembangan yang parah serta kelainan morfologi, seperti talus yang padat, gangguan pertumbuhan radial, dan tidak adanya kelopak. Cacat ini diperbaiki dengan memodifikasi genom tanaman untuk menghasilkan hanya satu ujung (N-terminus) enzim VIH. Dengan menggunakan teknik kromatografi canggih, tim peneliti menemukan bahwa N-terminus tersebut mengandung domain kinase yang mengkatalisis produksi InsP₈.
Para peneliti menemukan bahwa DELLA merupakan salah satu target seluler kinase VIH. Lebih lanjut, mereka mengamati bahwa fenotipe tanaman yang kekurangan MpVIH serupa dengan tanaman Miscanthus multiforme dengan peningkatan ekspresi DELLA.
"Pada tahap ini, kami ingin sekali menentukan apakah stabilitas atau aktivitas DELLA meningkat pada tanaman yang kekurangan MpVIH," ujar Priyanshi Rana, mahasiswa doktoral di kelompok riset Lahey dan penulis utama makalah ini. Sesuai dengan hipotesis mereka, para peneliti menemukan bahwa penghambatan DELLA secara signifikan memulihkan cacat pertumbuhan dan perkembangan pada tanaman mutan MpVIH. Temuan ini menunjukkan bahwa kinase VIH meregulasi DELLA secara negatif, sehingga mendorong pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Para peneliti menggabungkan metode genetik, biokimia, dan biofisika untuk menjelaskan mekanisme inositol pirofosfat dalam mengatur ekspresi protein DELLA pada lumut ini. Secara spesifik, InsP₈, yang diproduksi oleh MpVIH, berikatan dengan protein MpDELLA, mendorong poliubikuitinasinya, yang selanjutnya menyebabkan degradasi protein represor ini oleh proteasom.
Penelitian tentang protein DELLA berawal dari Revolusi Hijau, ketika para ilmuwan tanpa sadar memanfaatkan potensinya untuk menciptakan varietas semi-kerdil berproduksi tinggi. Meskipun mekanisme kerjanya belum diketahui pada saat itu, teknologi modern telah memungkinkan para ilmuwan untuk menggunakan penyuntingan gen guna memanipulasi fungsi protein ini, sehingga secara efektif meningkatkan hasil panen.
"Dengan pertumbuhan populasi dan menyusutnya lahan pertanian, peningkatan hasil panen menjadi sangat penting," ujar Raha. Mengingat degradasi DELLA yang diregulasi InsP₈ dapat meluas pada tanaman embrionik, penemuan ini dapat membuka jalan bagi pengembangan tanaman generasi mendatang yang unggul.
Waktu posting: 31-Okt-2025