Indonesian Biotechnology Information Centre
Biotechnology for the welfare of people

BERITA TERKINI

ARTIKEL

ARTIKEL

Merekayasa Padi untuk Meningkatkan Produksi

Tanggal: 21 January 2019 | Sumber: kompas.id | Penulis: Ahmad Arif

Berbagai upaya telah dilakukan untuk meningkatkan produksi padi, namun selama bertahun-tahun hal ini seolah menemui jalan buntu. Bahkan, peningkatan produksi padi saat ini berhadapan dengan perubahan iklim yang mengancam produktivitas tanaman ini.

 

​Harapan untuk mengatasi ancaman defisit tanaman pangan ini datang dari tim peneliti gabungan dari China dan Amerika Serikat, yang berhasil melakukan rekayasa pada tanaman padi sehingga bisa meningkatkan produksinya hingga 27 persen. Teknik yang sama berpeluangan untuk diterapkan pada tanaman pangan lain.

 

​Kesuksesan rekayasa pada tanaman padi ini baru-baru ini dipublikasikan di jurnal internasional Molekuler Plant edisi Januari 2019 dengan judul “Engineering a New Chloroplastic Photorespiratory Bypass to Increase Photosynthetic Efficiency and Productivity in Rice.“

 

​“Kebutuhan pangan menjadi persoalan besar yang dihadapi planet ini seiring dengan pertumbuhan penduduk.  Studi kami bisa memberi sumbangan besar untuk menyelesaikan masalah ini, dengan meningkatkan produksi padi, utamanya di daerah dengan matahari berlimpah,” kata Xin-Xiang Peng, peneliti dari South China Agricultural University, Guangzhou, China, seperti dilaporkan Sciencedaily.com.

 

​Sejumlah kajian telah menunjukkan, padi merupakan jenis tanaman yang paling rentan terdampak perubahan iklim. Misalnya, berdasarkan kajian bersama Kementerian Pertanian serta Badan Meteorologi, Klimatologi, dan Geofisika yang dirilis Januari 2018, dalam kurun waktu 20-50 tahun mendatang, diperkirakan akan terjadi penurunan produksi padi hingga 1,5 ton per hektar di delapan provinsi penghasil utama padi di Indonesia.

 

Padahal, padi merupakan tanaman pangan utama di dunia, terutama di Asia. Data FAO, sebanyak 90 persen tanaman padi di dunia diproduksi dan dikonsumsi di Asia dengan total populasi yang tergantung pada tanaman ini mencapai 2,4 miliar. Oleh karena itu, upaya untuk meningkatkan produksi tanaman padi menjadi sangat penting, terutama karena pada saat yang bersamaan juga terjadi penurunan lahan sawah akibat konversi lahan per tahun untuk berbagai fungsi lain.

 

Memangkas fotorespirasi

 

​Selama ini berbagai upaya telah dilakukan untuk meningkatkan produksi tanaman padi dengan fokus pada rekayasa fotosintesis, yaitu proses perubahan CO2 dan air menjadi O2 dan glukosa. Semakin efisien proses fotosintesisnya, energi yang dihasilkan akan semakin tinggi. 

 

 

Salah satu cara untuk meningkatkan fotosintesis ini adalah dengan melakukan bypass atau pemangkasan terhadap proses fotorespirasi (repirasi cahaya). Fotorespirasi merupakan proses alami pada tanaman yang sangat tergantung pada cahaya untuk mengambil O2 dan melepaskan CO2. 

 

​“Untuk diketahui, studi kami merupakan yang pertama menguji penghilangan fororespirasi pada padi,” kata anggota tim peneliti, Zheng-Hui He dari San Francisco State University.

 

Selama ini proses fotorespirasi sering dipandang sebagai bentuk inefisiensi dalam metabolisme tumbuhan karena mengoksidasi glukosa yang dihasilkan selama fotosintesis. Akibat fotorespirasi, glukosa yang dihasilkan dari fotosintesis menjadi jauh lebih rendah daripada seharusnya. Namun, fotorespirasi diketahui juga menjadi pemasok beberapa komponen dasar proses fotosintesis. Selain itu, dengan fotorespirasi jaringan tumbuhan lebih terjaga kesetimbangannya.

 

​Dalam studi ini, para peneliti berhasil mengembangkan strategi untuk mengalihkan CO2 dari fotorespirasi ke fotosintesis. Mereka mengubah molekul yang dinamakan glycolate, yang diproduksi selama proses fotorespirasi, menjadi CO2 menggunakan tiga enzim padi: glycolate oxidase, oxalate oxidase, and catalase. Dari nama tiga enzim inilah, proses bypass ini dinamakan sebagai GOC.

 

​Untuk melakukan bypass ini, peneliti melakukan rekayasa genetika dengan memasukkan enzim ke dalam klorofil padi, yaitu bagian dari daun yang menjadi tempat terjadinya fotosintesis. Hasilnya, proses fotorespirasi berkurang dari 18 – 31 persen dibandingkan kondisi normal, dan proses fotosintesis meningkat 15 -22 persen, terutama karena tingginya konsentrasi CO2.

 

​Dalam paper ini disebutkan, dibandingkan dengan tanaman lain, padi yang telah mendapatkan perlakuan dengan bypass GOC lebih hijau dan lebih besar besar 14 – 35 persen. Kandungan pati juga bertambah banyak, hingga 37 persen per sel. Di musim panas, hasil panen bisa meningkat 7 –  27 persen.

 

​Keberhasilan ini mendorong peneliti untuk menguji proses rekayasa ke dalam berbagai varietas padi. Mereka juga akan mengujinya terhadap tanaman pangan lain, seperti kentang