Studi mengungkap protein kunci yang terlibat dalam pengaturan fotosintesis
Para peneliti dari Max Planck Institute of Molecular Plant Physiology dan College of Natural Science di Michigan State University telah mengungkap pentingnya dua protein utama, yang disebut VCCN1 dan KEA3, dalam pengaturan fotosintesis. Mereka melakukan serangkaian percobaan pada tanaman model— Arabidopsis thaliana —dengan mengubah kondisi cahaya, untuk meniru kondisi alami yang melibatkan cahaya dan bayangan.
Mengapa artikel ini penting?
Ada pemahaman terbatas tentang mekanisme dimana tanaman beradaptasi dengan berbagai kondisi cahaya. Ada kemungkinan bahwa tanaman yang tumbuh dengan baik di laboratorium mungkin tidak tumbuh dengan baik saat dibudidayakan di lapangan. Tumbuhan umumnya ditanam di bawah kondisi cahaya yang stabil dan seragam di laboratorium atau rumah kaca untuk tujuan penelitian, dan ini berbeda dengan kondisi alam.
Fotosintesis membentuk dasar dari rantai makanan
Fotosintesis adalah proses biokimia beberapa langkah yang sangat teratur yang membentuk dasar pertumbuhan tanaman. Selama proses tersebut, energi dari sinar matahari dipanen untuk mendorong konversi karbon dioksida dan air untuk akhirnya menghasilkan oksigen dan karbohidrat (glukosa), yang merupakan sumber makanan paling dasar. Tumbuhan mengoptimalkan proses fotosintesis sesuai dengan perubahan kondisi pencahayaan.
Terlalu banyak cahaya juga merusak tanaman
Tumbuhan memiliki klorofil, pigmen berwarna hijau di daunnya yang menangkap cahaya, mirip dengan retina di mata kita. Tetapi terlalu banyak cahaya juga dapat merusak tanaman dan mereka harus beradaptasi dengan perubahan kondisi lingkungan.
VCCN1 dan KEA3 adalah protein pembawa ion
Protein pembawa ion VCCN1 dan KEA3 memainkan peran penting dalam kontrol dinamis fotosintesis. Diketahui bahwa VCCN1 mengaktifkan pelindung matahari jika cahayanya terlalu kuat. Saat intensitas cahaya berkurang, KEA3 memecah pelindung sinar matahari ini agar tanaman dapat menyerap cahaya yang dibutuhkan. Tapi sejauh ini protein-protein ini belum dipelajari dalam kondisi cahaya alami.
Aktivitas protein tergantung pada kondisi cahaya
Dalam studi tersebut, pendekatan baru untuk menentukan fotosintesis digunakan bersamaan dengan penggunaan gen knockout yang ditargetkan yaitu gen yang bertanggung jawab atas protein VCCN1 dan KEA3 telah dihilangkan. Beberapa kondisi termasuk statis, berfluktuasi, dan cahaya alami, diujicobakan. Terlihat bahwa aktivitas VCCN1 dan KEA3 bergantung pada kondisi cahaya tempat tanaman dibesarkan.
Jumlah dan frekuensi fluktuasi cahaya berdampak
Studi tersebut mengungkap bahwa jumlah cahaya yang diterima tanaman dan frekuensi fluktuasi cahaya menunjukkan dampak yang kuat pada fungsi kedua protein tersebut. Fungsi pelindung cahaya VCCN1 hanya relevan pada tanaman yang sebelumnya ditanam di bawah cahaya redup. KEA3, yang menghilangkan perlindungan, aktif bahkan ketika tanaman ditanam dalam kondisi dengan intensitas cahaya tinggi.
Zeaxanthin, pigmen oranye, juga memiliki fungsi pelindung
Perlindungan sinar matahari juga tergantung pada tingkat fluktuasi cahaya yang terpapar pada tanaman, catat studi tersebut. Saat ada perubahan signifikan pada kondisi cahaya, tumbuhan menghasilkan zeaxanthin, pigmen oranye, yang juga terlibat dalam perlindungan sinar matahari.
Bantuan penelitian semacam ini dalam peningkatan hasil panen
"Studi kami menunjukkan bahwa kita tidak harus melihat secara terpisah pada efek cahaya pertumbuhan dan respons cepat terhadap fluktuasi cahaya," kata Thekla von Bismarck, penulis utama. "Integrasi berbagai skala waktu dan tingkat metabolisme dengan cara yang semakin kompleks akan menjadi tantangan besar di masa depan untuk penelitian tanaman. Ini akan memberikan gagasan penting untuk meningkatkan hasil panen di lapangan."
