Para peneliti dari Departemen Biokimia di Institut Sains India (IISc) telah menemukan mekanisme yang telah lama dicari yang digunakan oleh tumbuhan darat primitif seperti bryophyta (termasuk lumut dan lumut hati) untukmengatur pertumbuhan tanaman– sebuah mekanisme yang juga telah dipertahankan pada tumbuhan berbunga yang berevolusi lebih baru.
Studi yang diterbitkan dalam jurnal Nature Chemical Biology ini berfokus pada regulasi non-klasik protein DELLA, regulator pertumbuhan utama yang dapat menghambat pembelahan sel pada tumbuhan embrionik (tumbuhan darat).
“DELLA bertindak seperti polisi tidur, tetapi jika polisi tidur ini terus-menerus ada, tanaman tidak dapat bergerak,” jelas Debabrata Laha, profesor madya biokimia dan salah satu penulis studi tersebut. Oleh karena itu, degradasi protein DELLA sangat penting untuk mendorong pertumbuhan tanaman. Pada tanaman berbunga, DELLA terdegradasi ketika fitohormongibberellin (GA)Berikatan dengan reseptornya, GID1, membentuk kompleks GA-GID1-DELLA. Selanjutnya, protein represor DELLA berikatan dengan rantai ubiquitin dan didegradasi oleh proteasom 26S.
Menariknya, lumut merupakan salah satu tumbuhan pertama yang mendiami daratan, sekitar 500 juta tahun yang lalu. Meskipun menghasilkan fitohormon gibberellin (GA), mereka tidak memiliki reseptor GID1. Hal ini menimbulkan pertanyaan: bagaimana pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan darat purba ini diatur?
Para peneliti menggunakan sistem CRISPR-Cas9 untuk menonaktifkan gen VIH yang sesuai, sehingga mengkonfirmasi peran VIH. Tanaman yang kekurangan enzim VIH fungsional menunjukkan cacat pertumbuhan dan perkembangan yang parah serta kelainan morfologi, seperti talus yang padat, pertumbuhan radial yang terganggu, dan tidak adanya kaliks. Cacat ini diperbaiki dengan memodifikasi genom tanaman untuk hanya menghasilkan satu ujung (N-terminus) dari enzim VIH. Menggunakan teknik kromatografi canggih, tim peneliti menemukan bahwa N-terminus mengandung domain kinase yang mengkatalisis produksi InsP₈.
Para peneliti menemukan bahwa DELLA adalah salah satu target seluler dari kinase VIH. Lebih lanjut, mereka mengamati bahwa fenotipe tanaman yang kekurangan MpVIH mirip dengan fenotipe tanaman Miscanthus multiforme dengan peningkatan ekspresi DELLA.
“Pada tahap ini, kami ingin menentukan apakah stabilitas atau aktivitas DELLA meningkat pada tanaman yang kekurangan MpVIH,” kata Priyanshi Rana, seorang mahasiswa doktoral di kelompok penelitian Lahey dan penulis pertama makalah tersebut. 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 mengatur DELLA secara negatif, sehingga mendorong pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Para peneliti menggabungkan metode genetik, biokimia, dan biofisika untuk menjelaskan mekanisme bagaimana inositol pirofosfat mengatur ekspresi protein DELLA pada lumut ini. Secara spesifik, InsP₈, yang diproduksi oleh MpVIH, berikatan dengan protein MpDELLA, mendorong poliubikuitinasinya, yang pada gilirannya menyebabkan degradasi protein represor ini oleh proteasom.
Penelitian tentang protein DELLA berawal dari Revolusi Hijau, ketika para ilmuwan tanpa disadari memanfaatkan potensinya untuk menciptakan varietas semi-kurcaci berdaya hasil tinggi. Meskipun mekanisme kerjanya tidak diketahui pada saat itu, teknologi modern telah memungkinkan para ilmuwan untuk menggunakan pengeditan gen untuk memanipulasi fungsi protein ini, sehingga secara efektif meningkatkan hasil panen.
“Dengan pertumbuhan populasi dan penyusutan lahan pertanian, peningkatan hasil panen menjadi sangat penting,” kata Raha. Mengingat degradasi DELLA yang diatur oleh InsP₈ dapat tersebar luas pada tanaman embrio, penemuan ini dapat membuka jalan bagi pengembangan tanaman berdaya hasil tinggi generasi berikutnya.
Waktu posting: 31 Oktober 2025