Sebuah studi internasional baru yang dipimpin oleh University of Kentucky mengungkapkan faktor genetik penting yang secara signifikan meningkatkan viabilitas benih jagung selama penyimpanan. Penelitian ini mengidentifikasi protein spesifik, Protein perbaikan L-isoaspartyl methyltransferase 1 (ZmPIMT1), dan menunjukkan bagaimana variasi dalam regulasinya berdampak langsung pada kemampuan benih untuk menahan penuaan dan kondisi yang keras. Penemuan ini memberikan para pemulia tanaman target yang tepat untuk mengembangkan varietas jagung yang lebih kuat dan tahan lama, mengurangi limbah, dan meningkatkan efisiensi pertanian.
Peran Penting ZmPIMT1
Penelitian yang dipublikasikan di The Plant Cell ini berfokus pada enzim ZmPIMT1, yang memainkan peran penting dalam memperbaiki protein yang rusak di dalam biji. Seiring waktu, reaksi kimia alami menurunkan protein penting yang dibutuhkan untuk perkecambahan. Alih-alih melakukan penggantian protein secara menyeluruh—sebuah proses yang boros energi—ZmPIMT1 mengembalikan potongan protein yang rusak ke kondisi semula, menghemat sumber daya, dan memastikan sistem penting tetap beroperasi selama tahap awal perkecambahan.
Para peneliti menemukan bahwa perubahan genetik alami di wilayah pengatur yang mengendalikan ekspresi ZmPIMT1—tombol “on/off” untuk gen tersebut—berkorelasi langsung dengan toleransi penuaan benih. Beberapa lini jagung memiliki versi wilayah ini yang mengaktifkan produksi ZmPIMT1 dengan kuat, sehingga menghasilkan ketahanan benih yang unggul selama penyimpanan jangka panjang.
Dua Versi, Hasil Berbeda
Tim peneliti, termasuk kolaborator di Northwest A&F University di Tiongkok, mengidentifikasi dua versi utama wilayah regulasi ZmPIMT1. Satu versi mendorong produksi mRNA ZmPIMT1 yang tinggi, sehingga menghasilkan sintesis protein yang kuat. Yang lainnya membawa sisipan DNA besar yang menurunkan ekspresi, melemahkan kinerja benih di bawah tekanan. Benih dengan kadar ZmPIMT1 yang lebih tinggi mempertahankan persentase perkecambahan yang lebih tinggi dan menghasilkan bibit yang lebih sehat setelah uji penuaan yang dipercepat—yang merupakan ukuran standar daya simpan benih.
Mengapa Ini Penting: Ketahanan Pangan dan Dampak Ekonomi
Penemuan ini mempunyai implikasi yang luas. Sekitar 70% makanan manusia bergantung langsung pada biji-bijian, dan sisanya bergantung pada hewan yang diberi pakan berbahan dasar biji-bijian. Kegagalan benih menyebabkan kerugian ekonomi yang besar bagi petani, perusahaan benih, dan konsumen. Memilih galur jagung dengan ekspresi ZmPIMT1 yang lebih kuat merupakan langkah praktis menuju lot benih yang lebih andal.
Perbaikan Seluler sedang Beraksi
Fungsi utama ZmPIMT1 adalah memperbaiki protein yang disebut PABP2, yang membantu memilih pesan tersimpan mana yang diubah menjadi protein baru saat benih berkecambah. Jika PABP2 rusak dan tidak diperbaiki, benih tidak dapat membuat protein penting dengan cepat sehingga kehilangan kekuatannya. Dengan kadar ZmPIMT1 yang lebih tinggi, PABP2 berfungsi lebih baik, sehingga benih dapat bertahan dari penuaan dan tetap bertunas dengan kuat.
Aplikasi Praktis untuk Peternak
Studi ini memperkuat pentingnya melindungi mesin sintesis protein untuk kelangsungan hidup benih. Dengan memberikan penanda genetik yang konkret kepada para pemulia untuk dilacak, penelitian ini menawarkan pendekatan yang ditargetkan untuk mengembangkan varietas jagung yang lebih tangguh. Memilih galur dengan promotor ZmPIMT1 yang lebih kuat merupakan langkah praktis menuju lot benih yang tetap dapat diandalkan.
Konteks yang Lebih Luas
Penemuan ini menyoroti kekuatan penelitian lintas disiplin, yang menggabungkan biologi molekuler dengan ketahanan pertanian. Memahami bagaimana benih bertahan dalam pengeringan, tahan terhadap kerusakan, dan mampu berkecambah sempurna sangat penting untuk ketahanan dan konservasi pangan. Penelitian ini menggarisbawahi pentingnya ilmu dasar dalam mengatasi tantangan praktis di bidang pertanian.
Kesimpulannya, penelitian ini memberikan target genetik yang jelas untuk meningkatkan umur panjang dan ketahanan benih jagung. Dengan berfokus pada protein ZmPIMT1 dan wilayah regulasinya, pemulia dapat mengembangkan varietas yang lebih kuat, mengurangi limbah, dan memperkuat pasokan pangan global
