Inilah mengapa kloning bisa menjadi masa depan pertanian

Petani menggunakan mesin panen di sawah di India - REUTERS/Adnan Abidi

Ahli biologi tanaman telah menemukan cara untuk membuat tanaman tanaman mereplikasi melalui biji sebagai klon.

Penemuan, yang telah lama dicari oleh pemulia tanaman dan ahli genetika, dapat membuatnya lebih mudah untuk memperbanyak hasil panen yang tinggi, tahan penyakit, atau tahan iklim dan membuatnya tersedia bagi para petani dunia.

Sejak 1920-an, banyak tanaman telah tumbuh dari biji hibrida yang dibuat dengan melintasi dua varietas. Hibrida ini dapat memiliki kualitas unggul di berbagai bidang seperti hasil atau ketahanan hama. Tetapi benih tanaman hibrida tidak menghasilkan tanaman dengan kualitas yang sama.

Kemampuan untuk menghasilkan klon, replika yang tepat, dari tanaman dari bijinya akan menjadi terobosan besar bagi pertanian dunia. Alih-alih membeli benih hibrida yang mahal setiap tahun, yang seringkali di luar kemampuan petani di negara-negara berkembang, petani dapat menanam kembali benih dari tanaman hibrida mereka sendiri dan memperoleh manfaat dari hasil panen yang tinggi dari tahun ke tahun.

Imtiyaz Khanday dan Venkatesan Sundaresan berdiri dengan tanaman padi kloning di rumah kaca pada bulan Desember 2018. - Karin Higgins/UC Davis

Sekitar 400 spesies tanaman liar dapat menghasilkan benih yang layak tanpa pemupukan. Disebut apomixis, proses ini tampaknya telah berevolusi berkali-kali pada tanaman — tetapi tidak pada spesies tanaman komersial.

"Ini adalah tujuan yang sangat diinginkan yang dapat mengubah pertanian," kata Venkatesan Sundaresan, profesor biologi tanaman dan ilmu tanaman di University of California, Davis.

Gen 'Baby Boom'

Para peneliti menemukan bahwa gen padi BBM1, milik keluarga gen tanaman yang disebut "Baby Boom" atau BBM, diekspresikan dalam sel sperma tetapi tidak dalam sel telur. Setelah pembuahan, BBM1 diekspresikan dalam sel yang dibuahi tetapi — setidaknya pada awalnya — ekspresi ini berasal dari kontribusi pria terhadap genom.

BBM1, menurut mereka, mengaktifkan kemampuan sel telur yang dibuahi untuk membentuk embrio.

Para peneliti pertama kali menggunakan pengeditan gen untuk mencegah tanaman melalui meiosis, sejenis pembelahan sel yang menghasilkan empat sel anak masing-masing dengan setengah jumlah kromosom sel induk. Sebaliknya, sel-sel telur terbentuk oleh mitosis, mewarisi set lengkap kromosom dari ibu.

Kemudian mereka menyebabkan sel-sel telur ini mengekspresikan BBM1, yang biasanya tidak mereka lakukan tanpa pembuahan.

"Jadi kita memiliki sel telur diploid dengan kemampuan untuk membuat embrio, dan itu tumbuh menjadi biji klon," kata Sundaresan.

Sejauh ini, proses tersebut memiliki efisiensi sekitar 30 persen, tetapi para peneliti berharap mereka dapat meningkatkan efisiensi dengan lebih banyak penelitian. Pendekatan tersebut harus bekerja pada tanaman sereal lain, yang memiliki gen setara BBM1, dan pada tanaman tanaman lainnya juga, kata Sundaresan.

Biologi dasar, hasil utama

"Keindahan karya ini adalah bahwa ia membahas pertanyaan mendasar dalam biologi tanaman tentang bagaimana telur yang dibuahi mulai berkembang menjadi tanaman baru," kata Anne Sylvester, seorang direktur program di National Science Foundation, yang mendukung penelitian.

"Pemahaman dasar ini, dikombinasikan dengan teknologi pemuliaan aseksual baru, membuka pintu bagi terobosan dalam pertanian tanaman dengan menghindari hilangnya sifat menguntungkan yang dapat terjadi melalui reproduksi seksual."

Penelitian ini muncul dalam jurnal Nature.

sumber

Share on Google Plus