Para Ilmuwan Baru Saja Menemukan Peralihan Genetik Kecil yang Dapat Memberi Makan Miliaran Orang
Para ilmuwan di Universitas Maryland telah menemukan kunci genetik di balik varietas gandum langka yang menghasilkan tiga butir sedangkan gandum biasa hanya menghasilkan satu butir.
Tim menemukan bahwa gen yang biasanya tidak aktif, WUSCHEL-D1, menjadi aktif pada awal perkembangan bunga, menyebabkan tanaman membentuk ovarium ekstra yang masing-masing dapat tumbuh menjadi sebutir biji. Penemuan ini memungkinkan para pemulia untuk mengembangkan varietas gandum baru dengan hasil lebih tinggi tanpa memerlukan lebih banyak lahan atau sumber daya, sehingga menawarkan langkah besar dalam memenuhi permintaan pangan global dalam perubahan iklim.
Membuka Rahasia Genetik pada Gandum
Para peneliti di Universitas Maryland telah mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab atas varietas gandum langka yang mengembangkan tiga ovarium di setiap bunga, bukan hanya satu. Karena setiap ovarium dapat tumbuh menjadi sebutir biji-bijian, temuan ini dapat meningkatkan jumlah gandum yang diproduksi per hektar. Penemuan ini dirinci dalam Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional pada tanggal 14 Oktober 2025.
Ciri tiga ovarium yang tidak biasa ini pertama kali ditemukan pada mutan alami gandum roti biasa, namun para ilmuwan pada awalnya tidak mengetahui apa penyebabnya. Untuk mengungkap perbedaan genetik, tim Maryland membuat peta yang tepat dari gandum mutan tersebut DNA dan membandingkannya dengan gandum biasa. Analisis mereka mengungkapkan bahwa gen yang biasanya tidak aktif, yang dikenal sebagai WUSCHEL-D1 (WUS-D1), telah diaktifkan. Ketika WUS-D1 menyala di awal pembentukan bunga, ia memperbesar jaringan bunga dan memungkinkan tanaman memproduksi organ betina tambahan seperti putik atau ovarium.
Mengubah Gen Menjadi Peningkat Hasil
Jika para ilmuwan dan pemulia dapat belajar untuk memicu proses yang sama, mereka mungkin dapat mengembangkan varietas gandum baru yang menghasilkan lebih banyak biji gandum pada setiap tanaman. Bahkan peningkatan kecil dalam jumlah kernel dapat berdampak besar pada pasokan pangan dunia.
“Menentukan dasar genetik dari sifat ini menawarkan jalan bagi pemulia untuk memasukkannya ke dalam varietas gandum baru, yang berpotensi meningkatkan jumlah biji-bijian per batang dan hasil keseluruhan,” kata Vijay Tiwari, Associate Professor of Plant Sciences dan salah satu penulis studi tersebut. “Dengan menggunakan perangkat pengeditan gen, kami sekarang dapat fokus pada peningkatan lebih lanjut sifat ini untuk meningkatkan hasil gandum. Penemuan ini memberikan jalan yang menarik untuk mengembangkan gandum hibrida yang hemat biaya.”
Memberi Makan Masa Depan Tanpa Lebih Banyak Lahan
Hal ini penting karena gandum adalah salah satu tanaman pokok dunia, yang dapat memberi makan miliaran orang setiap hari. Ketika permintaan gandum global terus meningkat, perubahan iklim, terbatasnya lahan pertanian, dan pertumbuhan populasi membuat peningkatan produksi menggunakan metode tradisional semakin sulit. Penemuan ini dapat memberi para pemulia alat baru yang ampuh untuk meningkatkan hasil panen tanpa memerlukan lebih banyak lahan, air, atau pupuk.
Penemuan WUS-D1 juga dapat mengarah pada pengembangan varietas multi-ovarium serupa pada tanaman biji-bijian lainnya.
Referensi: “WUSCHEL-D1 upregulasi meningkatkan jumlah butir dengan menginduksi pembentukan kuntum penghasil multiovarium dalam gandum” oleh Adam Schoen, Guilherme V. Yoshikawa, Parva Kumar Sharma, Alex Mahlandt, Yi Chen, Huajin Sheng, Leon Kochian, Peng Gao, Daoquan Xiang, Teagen D. Quilichini, Prakash Venglat, Sheng Wang, Inderjit Singh Yadav, Robert Sablowski, Yuqi Wang, Peng Zhang, Annabel Whibley, Amy Hill, Yong Gu, Daniel Rodriguez-Leal, Weifeng Luo, Yiping Qi, Nathan Meier, Anmol Kajla, Matthew Willman, Gina Brown-Guedira, Sheron A Simpson, Ramey C. Youngblood, Amanda Hulse-Kemp, Angus Murphy, Bikram Gill, Cristobal Uauy, Raju Datla, Nidhi Rawat, Scott A. Boden dan Vijay Tiwari, 14 Oktober 2025, Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.
DOI: 10.1073/pnas.2510889122
Selain Dr. Tiwari, penulis lain makalah ini dari Departemen Ilmu Tanaman Universitas Maryland termasuk penulis utama dan asisten fakultas Adam Schoen, Profesor Yiping Qi, Profesor Emeritus Angus Murphy, Associate Professor Nidhi Rawat, Asisten Profesor Daniel Rodriguez-Leal, Asisten Ilmuwan Riset Weifeng Luo, mahasiswa PhD Anmol Kajla, Post Doctoral Associate Parva Kumar Sharma, dan Alex Mahlandt (mantan mahasiswa MS dari lab Tiwari).
Pekerjaan ini didukung oleh Institut Pangan dan Pertanian Nasional Departemen Pertanian AS (Penghargaan 13716674 dan 13368004), Dewan Riset Australia (FT210100810), Royal Society (UF150081), dan Yayasan Yitpi. Pandangan yang diungkapkan dalam cerita ini tidak mencerminkan pandangan organisasi-organisasi tersebut.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan buletin SciTechDaily.
Ikuti kami di Google, Discover, dan Berita.
