Meningkatkan Hasil Panen di Kondisi Cuaca Ekstrem

bismillahiRR : Jika tanaman mengalami kekeringan, mereka secara alami menghasilkan asam absisat (ABA), hormon stres yang membantu mereka mengatasi kondisi kekeringan. Secara khusus, hormon ternyata pada reseptor di tanaman. Ahli botani telah mengidentifikasi bahan kimia sintetik murah, quinabactin, yang meniru ABA. Penyemprotan ABA pada tanaman meningkatkan penggunaan air mereka dan toleransi stres, tetapi prosedur ini mahal. Quinabactin sekarang menawarkan solusi yang lebih murah.

Petani di Amerika Serikat menyaksikan memecahkan rekor suhu ekstrem dan kekeringan selama dua musim panas terakhir, menyebabkan peningkatan di seluruh dunia dalam biaya makanan, pakan dan serat. Memang, banyak ilmuwan iklim mengingatkan bahwa kejadian cuaca ekstrem akibat perubahan iklim adalah normal baru bagi para petani di Amerika Utara dan di tempat lain, memerlukan strategi pertanian baru untuk mencegah kerugian tanaman.
Sekarang tim peneliti yang dipimpin oleh Sean Cutler, seorang ahli biologi sel tanaman di University of California, Riverside, telah menemukan kimia baru kekeringan melindungi yang menunjukkan potensi tinggi untuk menjadi alat yang ampuh untuk perlindungan tanaman di dunia baru cuaca ekstrim.
Dinamakan "quinabactin" oleh para peneliti, kimia meniru hormon stres alami dalam tumbuhan yang membantu tanaman mengatasi kondisi kekeringan.
Hasil penelitian muncul online minggu ini dalam Prosiding National Academy of Sciences.
Semua tanaman darat memiliki penginderaan air yang rumit dan sistem respon kekeringan yang disetel untuk memaksimalkan kebugaran mereka di lingkungan mereka tinggal masuk Sebagai contoh, tanaman di lingkungan dengan air rendah tumbuh lambat sehingga mereka tidak mengkonsumsi lebih banyak air daripada yang tersedia.
"Tapi karena petani selalu diinginkan varietas yang tumbuh cepat, strain mereka yang paling berharga tidak selalu berasal dari nenek moyang toleran kekeringan," jelas Cutler, seorang profesor biologi sel tanaman. "Akibatnya, kita miliki saat ini tanaman yang tampil sangat baik dalam beberapa tahun air berlimpah tetapi buruk dalam beberapa tahun dengan sedikit air. Dilema ini telah melahirkan berburu aktif untuk kedua baru tanaman toleran kekeringan dan bahan kimia yang petani mungkin menggunakan untuk meningkatkan hasil panen dalam kondisi yang sulit. "
Bekerja pada Arabidopsis, sebuah model tanaman yang digunakan secara luas di pabrik laboratorium biologi, Cutler dan rekan-rekannya memfokuskan upaya mereka pada bermain-main dengan salah satu sistem endogen tanaman terlibat dalam respon kekeringan. Daun tanaman dilapisi dengan pori-pori kecil, yang disebut stomata, yang dinamis membuka dan menutup untuk mengontrol jumlah air yang hilang ke lingkungan melalui penguapan. Sehingga tanaman dapat memperoleh karbon dioksida dari atmosfer, pori-pori harus terbuka beberapa waktu, sehingga dalam beberapa kehilangan air.
Selama kekeringan stomata tegas dekat untuk membatasi kehilangan air. Di belakang layar, hormon kecil yang disebut asam absisat (ABA) orchestrates pembukaan dan penutupan pori-pori. Sel seluruh tanaman menghasilkan peningkatan jumlah ABA saat tingkat air menurun. ABA kemudian bergerak di seluruh pabrik untuk sinyal kondisi stres dan menutup stomata. Di dalam sel tanaman, ABA melakukan tugasnya dengan menyalakan kelas khusus protein yang disebut reseptor. Penemuan pada tahun 2009 dari reseptor ABA oleh tim yang sama di balik terobosan saat ini digembar-gemborkan oleh majalah Science sebagai salah satu terobosan atas 2009 karena relevansinya dengan masalah kekeringan.
"Jika Anda dapat mengontrol reseptor cara ABA tidak, maka Anda memiliki cara untuk mengontrol kehilangan air dan kekeringan toleransi," kata Cutler. "Telah diketahui selama bertahun-tahun yang hanya penyemprotan ABA pada tanaman meningkatkan penggunaan air mereka dan toleransi stres, tapi ABA sendiri adalah jauh terlalu mahal untuk penggunaan praktis di lapangan oleh petani."
Untuk mengatasi masalah ini, Cutler dan timnya mencari melalui ribuan molekul untuk mengidentifikasi bahan kimia sintetik murah yang dapat mengaktifkan reseptor dengan meniru ABA. Tim menemukan dan bernama quinabactin, molekul mereka menunjukkan hampir tidak bisa dibedakan dari ABA dalam efek, tapi jauh lebih sederhana kimia dan karena itu lebih mudah daripada membuat ABA. Dengan mempelajari bagaimana molekul baru mengaktifkan reseptor ABA yang terlibat dalam toleransi kekeringan, tim juga telah belajar lebih banyak tentang kontrol logika yang mendasari sistem respon stres dan memberikan informasi baru yang dapat digunakan untuk orang lain tertarik untuk mengembangkan molekul yang sama,
"Ini adalah arena kompetitif yang mencakup raksasa agrichemical yang sibuk bekerja untuk membawa sejenis molekul kekeringan melindungi ke pasar, jadi ini adalah penemuan penting karena quinabactin adalah molekul sintetis pertama di kelasnya dari jenisnya," kata Cutler.
Pekerjaan melaporkan minggu ini adalah yang pertama dalam proses tahapan membawa produk pertanian baru ke pasar. Mengingat kompleksitas dan biaya dari proses tersebut, Kantor UCR Komersialisasi Teknologi (OTC) bekerja sama dengan pemimpin pertanian, Syngenta Bioteknologi, Inc, untuk mengembangkan teknologi.
Joyce Patrona, petugas perizinan di OTC, sedang mengupayakannya lisensi UCR untuk quinabactin.
"Hal ini telah menjadi sangat jelas bagi industri yang bergerak dalam bidang teknologi dari kekokohan penelitian Dr Cutler," katanya. "Ini adalah kredit untuk Dr Cutler dan timnya serta UCR untuk komitmennya untuk membawa penelitian yang inovatif ke pasar."