Misteri Evolusi 125 Juta

Artikel ini telah ditinjau sesuai dengan proses dan kebijakan editorial Science X. Para editor telah menekankan atribut berikut sambil memastikan kredibilitas konten:

fakta diverifikasi

publikasi yang ditinjau oleh rekan sejawat

sumber terpercaya

membenarkan

OKE! Satu gantang tomat di CSHL Uplands Farm. Kredit: Pertanian Dataran Tinggi/Laboratorium Pelabuhan Cold Spring

× tutup

Satu gantang tomat di CSHL Uplands Farm. Kredit: Pertanian Dataran Tinggi/Laboratorium Pelabuhan Cold Spring

Genomik tanaman telah berkembang pesat sejak Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) membantu mengurutkan genom tanaman pertama. Namun menciptakan hasil panen yang sempurna masih merupakan pertaruhan dalam banyak hal. Menciptakan mutasi DNA yang sama pada dua tanaman berbeda tidak selalu memberikan kita karakteristik tanaman yang diinginkan. Pertanyaannya mengapa tidak? Ahli biologi tanaman CSHL baru saja menggali alasannya.

Profesor CSHL dan peneliti HHMI Zachary Lippman dan timnya menemukan bahwa tanaman tomat dan Arabidopsis thaliana dapat menggunakan sistem pengaturan yang sangat berbeda untuk mengendalikan gen yang sama persis. Hebatnya, mereka mengaitkan perilaku ini dengan perubahan genetik ekstrem yang terjadi selama 125 juta tahun evolusi.

Para ilmuwan menggunakan pengeditan genom untuk membuat lebih dari 70 strain mutan tanaman tomat dan Arabidopsis thaliana. Setiap mutasi menghilangkan bagian DNA pengatur di sekitar gen yang dikenal sebagai CLV3. Mereka kemudian menganalisis pengaruh setiap mutasi terhadap pertumbuhan dan perkembangan tanaman. Ketika DNA yang menjaga CLV3 bermutasi terlalu banyak, pertumbuhan buah meledak. Mereka mempublikasikan temuan mereka di PLoS Genetics.

Danielle Ciren, lulusan CSHL School of Biological Sciences yang memimpin penelitian ini, menjelaskan: “CLV3 membantu tanaman berkembang secara normal. Jika tidak diaktifkan pada waktu yang tepat, maka tanaman akan terlihat sangat berbeda. Semua buah akan menjadi berbeda. spektakuler dan tidak ideal . Anda harus menyeimbangkan pertumbuhan dan hasil. Jika suatu tanaman mempunyai tomat raksasa tetapi hanya dua, apakah itu sama bermanfaatnya dengan hasil yang lebih rendah? Tidak ada solusi yang mudah. Saat Anda mencoba, Anda selalu mengorbankan sesuatu untuk membuat sesuatu lebih baik .”

Mutasi pada gen CLV3 dapat meningkatkan ukuran buah secara drastis, seperti yang terlihat pada tomat (baris atas) dan Arabidopsis thaliana (baris bawah). Kredit: Lab Lippman/Laboratorium Cold Spring Harbor

× tutup

Pada tomat, mutasi teknis pada awal tetapi bukan akhir dari gen CLV3 secara dramatis mempengaruhi ukuran buah. Di Arabidopsis, wilayah di sekitar kedua bagian gen perlu diganggu. Hal ini menunjukkan bahwa sesuatu telah terjadi dalam 125 juta tahun terakhir yang menyebabkan tumbuhan berevolusi secara berbeda. Apa yang sebenarnya terjadi masih menjadi misteri.

“Anda tidak bisa kembali ke nenek moyang yang sama karena mereka sudah tidak ada lagi. Jadi sulit untuk mengatakan seperti apa keadaan aslinya dan bagaimana hal-hal tersebut bisa tercampur,” kata Ciren. “Penjelasan paling sederhana adalah bahwa ada elemen peraturan yang dipertahankan sampai tingkat tertentu dan telah diubah secara halus. Ini agak tidak terduga.”

Dapat dipastikan bahwa regulasi genetik tidak seragam antar spesies tanaman. Mengungkap perbedaan genetik ini dapat membantu membuat rekayasa genom tanaman lebih mudah diprediksi. Dan hal ini akan menjadi kemenangan besar tidak hanya bagi ilmu pengetahuan, namun juga bagi petani dan pemulia tanaman di seluruh dunia.

Informasi lebih lanjut:
Genetika PLoS (2024). DOI: 10.1371/journal.pgen.1011174

Informasi dari buku harian:
Genetika PLoS