Teknik Baru Membuat Tanaman Tahan Kekeringan

RIVERSIDE - Sebuah saklar "on-off" inovatif yang ditanamkan ke dalam protein tumbuhan kelak dapat membantu petani mempersiapkan tanamannya menghadapi kekeringan panjang dengan cara yang sederhana. Petani cukup menyemprotkan senyawa kimia pertanian yang umum digunakan pada tanamannya.

Teknik baru ini, yang dilaporkan dalam jurnal Nature pada awal Februari 2015, bekerja dengan cara menutup pori-pori kecil pada daun yang disebut stomata. Lubang-lubang kecil tersebut berfungsi memasukkan karbon dioksida, yaitu unsur penting dalam fotosintesis, namun menghabiskan banyak air dalam prosesnya.

"Tak masalah kehilangan banyak air ketika air di sekitarnya berlimpah," kata Sean Cutler, ahli biologi tumbuhan di University of California di Riverside, yang menjadi penulis utama studi itu. "Tapi, ketika air minim, tanaman harus menghentikan pertumbuhannya untuk menghemat air."

Selama ini program penyilangan tanaman difokuskan pada pencapaian hasil panen yang tinggi ketimbang mengelola penggunaan air pada tanaman, tapi ancaman kekeringan dan perubahan iklim memaksa para peneliti meningkatkan kemampuan tanaman untuk menenggang minimnya suplai air.

Salah satu cara tumbuhan merespons keterbatasan air adalah meningkatkan level hormon asam abscisic (ABA). Hormon ini memangkas air yang hilang dengan menutup stomata.

Lebih dari satu dasawarsa para peneliti berusaha mencari protein yang mendeteksi ABA dan memicu munculnya respons tersebut. Pada 2009, Cutler dan kelompoknya berhasil menemukan protein itu.

Tim Cutler mulai melakukan eksplorasi untuk menerapkan temuannya dengan cara yang sederhana. Mereka memetakan lokasi di mana ABA terikat dengan reseptor protein dan menciptakan sebuah perpustakaan yang berisi informasi tentang semua mutasi yang mungkin terjadi pada tempat itu.

Cutler dan kelompoknya juga menguji reseptor mutan mereka dengan zat kimia yang biasa digunakan di pertanian. Salah satu zat kimia yang diuji adalah fungisida mandipropamid, yang tampaknya cukup kuat untuk mengikat reseptor ABA dan menyebabkan protein itu berubah bentuk.

Dengan mengekspresikan reseptor yang telah direkayasa pada tanaman Arabidopsis thaliana dan tomat, para ilmuwan berhasil membuat tanaman yang sanggup bertahan hidup ketika menghadapi kekurangan air ketika disemprot dengan mandipropamid.

"Tapi kami belum tahu bagaimana biaya penggunaan pendekatan ini pada tanaman di lahan pertanian," kata Cutler. Syngenta, sebuah perusahaan pertanian di Basel, Swiss, telah memiliki lisensi paten atas penemuan ini dan tengah mengevaluasi teknologi tersebut.

John Passioura, peneliti di Commonwealth Scientific and Industrial Research Organization di Canberra, Australia, ragu akan potensi teknik tersebut. Dia memperkirakan teknik itu hanya memberi manfaat kecil dibanding metode pengaturan penggunaan air dan pertumbuhan tanaman yang ada saat ini, seperti menyesuaikan jumlah nitrogen yang diterima tumbuhan.

Menurut dia, menutup stomata akan mengganggu kemampuan tumbuhan dalam mengatur temperatur daun. "Mengurangi efek pendinginan evaporasi yang dihasilkan oleh transpirasi, tumbuhan akan kepanasan," ujarnya.

Kendati begitu, pendekatan yang dilakukan Cutler dan timnya amat kreatif dan dapat diaplikasikan pada reseptor tanaman berbeda yang mengatur aspek pertumbuhan tanaman yang lain, kata Jian-Kang Zhu, ahli biologi tumbuhan di Purdue University di West Lafayette, Indiana.

"Ini adalah awal yang menarik," ujarnya. "Tekanan kekeringan adalah masalah yang sulit dipecahkan. Kami membutuhkan berbagai pendekatan baru." NATURE

Menahan Kekeringan dari Stomata

Dengan menutup pori-pori kecil (stomata) pada daun, tanaman bisa lebih tahan menghadapi kondisi kekurangan air. Stomata berfungsi memasukkan karbon dioksida yang amat diperlukan dalam proses fotosintesis. Namun proses yang amat penting dalam pertumbuhan tanaman itu menghabiskan banyak air.
-Karbon dioksida masuk ke dalam daun lewat stomata daun
-Air dan oksigen keluar dari stomata
Permukaan daun memiliki pori-pori kecil yang disebut stomata. Sebagian tanaman memiliki lebih banyak stomata di bagian bawah daun.