“Jika Anda tidak tahan panas, keluarlah dari dapur.” Tetapi bagaimana jika Anda adalah tanaman dan itu tidak mungkin? Ternyata mereka punya pilihan lain. Para peneliti dari Jepang telah menemukan bahwa tanaman dapat memperoleh toleransi panas untuk beradaptasi dengan lebih baik terhadap tekanan panas di masa depan, berkat mekanisme tertentu untuk 'memori' tekanan panas.
Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan di Nature Communications, para peneliti dari Institut Sains dan Teknologi Nara telah mengungkapkan bahwa keluarga protein yang mengendalikan gen kejutan panas kecil memungkinkan tanaman untuk 'mengingat' cara mengatasi tekanan panas.
Perubahan iklim, terutama pemanasan global, merupakan ancaman yang semakin besar terhadap pertanian di seluruh dunia. Karena tanaman tidak dapat bergerak untuk menghindari kondisi buruk, seperti suhu tinggi yang berpotensi mematikan, mereka harus mampu mengatasi faktor-faktor seperti tekanan panas secara efektif untuk bertahan hidup. Oleh karena itu, meningkatkan toleransi panas tanaman pangan merupakan tujuan penting dalam pertanian.
"Stres panas sering berulang dan berubah," kata penulis utama studi Nobutoshi Yamaguchi. “Begitu tanaman mengalami tekanan panas ringan, mereka menjadi toleran dan dapat beradaptasi dengan tekanan panas lebih lanjut. Ini disebut sebagai 'memori' stres panas dan telah dilaporkan berkorelasi dengan modifikasi epigenetik. Modifikasi epigenetik adalah perubahan yang dapat diwariskan dalam cara gen diekspresikan, dan tidak melibatkan perubahan pada urutan DNA yang mendasarinya.
“Kami ingin mengetahui bagaimana tumbuhan mempertahankan ingatan akan perubahan lingkungan,” jelas Toshiro Ito, penulis senior. “Kami menguji peran protein JUMONJI (JMJ) dalam toleransi suhu yang didapat sebagai respons terhadap panas berulang dalam beberapa hari.”
Sekarang, di sinilah apa yang mereka pelajari menjadi rumit bagi siapa pun tanpa pemahaman yang kuat tentang kimia, struktur gen, epigenetik, dan bagaimana semuanya bekerja sama.
Inilah penjelasan ilmiah mereka tentang apa yang terjadi:
Protein JUMONJI adalah histone demethylases. Demethylases adalah enzim yang menghilangkan gugus metil dari molekul seperti protein, terutama histon, yang memberikan dukungan struktural pada kromosom. Tim mengungkapkan bahwa tanaman mampu mempertahankan memori panas karena penurunan H3K27me3 (histone H3 lysine 27 trimetilasi) pada gen kejutan panas kecil.
Sekarang, inilah gambaran tentang apa yang terjadi yang dapat dipahami oleh kita semua:
Di sebelah kiri Anda melihat tanaman yang mengalami tekanan panas tetapi belum menyesuaikan diri. Lihat lingkaran bundar kecil yang melekat pada setiap protein kejut panas? Itu adalah gugus metil. Di sebelah kanan Anda dapat melihat bahwa protein JUMONJI kecil seperti PacMan sebagai "memakan" dua dari protein tersebut, dan dalam prosesnya telah menciptakan jalur "memori" bagi tanaman untuk menyesuaikan diri dan menghadapi tekanan panas di masa depan.
Dan mengapa kami peduli?
Tuan Yamaguchi berkata, “Kami menemukan bahwa protein ini diperlukan untuk aklimatisasi panas di Arabidopsis thaliana (tanaman yang mereka gunakan untuk studi mereka). Hasil ini, bersama dengan studi di masa depan, akan lebih memperjelas mekanisme ingatan dan adaptasi tumbuhan.” Dia mengatakan penelitian ini akan relevan dengan penelitian genetika di sejumlah bidang, termasuk biologi, biokimia, ekologi, dan ilmu lingkungan dan pertanian, dan dapat diterapkan untuk mempelajari hewan serta tumbuhan.
Bagi kita semua, ini berarti bahwa dengan memahami mekanisme ini, kita memiliki peluang untuk membantu tumbuhan mengembangkan ingatan yang akan meningkatkan toleransi panasnya untuk menjaga pasokan makanan dalam kondisi alami.
Jika Anda ingin membaca makalah lengkapnya, Anda dapat menemukannya di sini:H3K27me3 demethylases mengubah ekspresi HSP22 dan HSP17.6C sebagai respons terhadap panas berulang di Arabidopsis
Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang Kaleng lab pemimpin proyek Ito dan pekerjaan yang dia lakukan di sini .
