Ilmuwan beralih ke komputer untuk memahami fotosintesis C4 selama Covid

Result HK

WASHINGTON: Setelah pandemi Covid-19 menyebabkan penutupan laboratorium di seluruh dunia, tim peneliti dari University of Essex beralih ke pendekatan komputasi untuk memahami apa yang membuat beberapa tanaman beradaptasi lebih baik untuk mengubah cahaya dan karbon dioksida menjadi hasil melalui fotosintesis.
Mereka mempublikasikan temuan mereka di jurnal Frontiers of Plant Science. Ada dua jenis fotosintesis: C3 dan C4. Sebagian besar tanaman pangan bergantung pada fotosintesis C3 di mana karbon difiksasi menjadi gula di dalam sel yang disebut ‘mesofil’ di mana oksigen melimpah.
Namun, oksigen dapat menghambat fotosintesis. Tanaman C4 mengembangkan sel selubung bundel khusus untuk memusatkan karbon dioksida, yang membuat fotosintesis C4 sebanyak 60 persen lebih efisien.
Dalam studi ini, para ilmuwan ingin mengetahui bagaimana tanaman C4 mampu mengekspresikan beberapa enzim penting di dalam sel selubung bundel alih-alih mesofil.
“Tujuan utamanya adalah untuk dapat memahami mekanisme ini sehingga kami dapat meningkatkan fotosintesis C3 pada tanaman pangan seperti kacang tunggak dan singkong yang menjadi andalan petani kecil di sub-Sahara Afrika untuk makanan dan pendapatan keluarga mereka,” kata Chidi Afamefule, seorang peneliti postdoctoral bekerja pada Realizing Peningkatan Fotosintesis Efisiensi (RIPE) di Essex.
Dipimpin oleh University of Illinois di Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, RIPE bertujuan untuk meningkatkan produksi pangan dengan meningkatkan fotosintesis dengan dukungan dari Bill & Melinda Gates Foundation, Foundation for Food and Agriculture Research, dan UK Foreign, Commonwealth & Development Kantor.
Proyek RIPE dan sponsornya berkomitmen untuk memastikan Akses Global dan membuat teknologi proyek tersedia bagi para petani yang paling membutuhkannya.
Tim membandingkan DNA dari empat tanaman rumput C3 (termasuk jelai dan padi) dan empat tanaman rumput C4 (termasuk jagung dan sorgum). Tujuan mereka adalah untuk mengidentifikasi daerah DNA yang mungkin mengontrol ekspresi empat enzim yang terlibat dalam fotosintesis.
Studi ini kemungkinan merupakan perbandingan pertama dari ekspresi enzim ini (SBPase, FBPase, PRK, dan GAPDH) pada tanaman C3 dan C4.
“Akan sangat bagus untuk menemukan ‘master regulator’ yang beroperasi di semua enzim ini, tetapi kami tidak menemukannya, dan kami menduga itu tidak ada,” kata Afamefule, yang memimpin belajar dari apartemennya selama pandemi.
Sebaliknya, mereka menemukan tanaman C4 memiliki beberapa “aktivator” dalam DNA mereka yang memicu ekspresi di selubung bundel dan “penekan” yang membatasi ekspresi di mesofil. Mereka berharap dapat menggunakan kode genetik ini untuk membantu tanaman C3 yang kurang efisien berfotosintesis lebih baik di masa depan.
“Sudah ada upaya untuk membantu tanaman C3 beroperasi lebih seperti tanaman C4,” kata peneliti utama Christine Raines, seorang profesor di Sekolah Ilmu Hayati di Essex di mana dia juga menjabat sebagai Wakil Rektor untuk Penelitian.
“Studi seperti ini membantu kami mengidentifikasi bagian-bagian kecil dalam mesin yang sangat kompleks yang harus kami pahami sebelum kami dapat menyempurnakan dan merekayasa ulangnya,” tambah Raines.
Langkah selanjutnya adalah memvalidasi temuan ini di lab. Tim kembali ke bangku lab mereka pada 6 Juli 2020, dengan mematuhi semua pedoman keselamatan yang direkomendasikan dari School of Life Sciences di Essex.

By asdjash