blog.thecurtiscasa.com

LOS BANOS, Filipina – Di sebuah rumah kasa di Los Baños, Laguna, seorang remaja putri menanam ratusan bibit rumput buntut rubah hijau di pot tanah berwarna hitam.

Setiap kumpulan benih mendapat kotak kecilnya sendiri, seperti anak-anak yang mudah berubah-ubah yang membutuhkan kamar sendiri. Setelah benih tumbuh menjadi rumput muda, nampan tersebut akan ditempatkan di ruang karbon dioksida (CO2) di mana tingkat CO2 di udara akan berkurang hingga 15 bagian per juta (ppm), lebih rendah dari tingkat normal 390 ppm di luar.

Para ilmuwan kemudian akan menunggu hingga sebagian rumput mati. Kemunduran mereka tidak akan terlihat dengan mata telanjang, tetapi melalui mikroskop. Tanaman yang sekarat kemudian akan diperiksa untuk mengetahui gen yang “dimatikan” ketika tingkat CO2 diturunkan.

Para ilmuwan di Proyek Padi C4 harus menemukan gen tertentu yang akan membuat padi, gandum, dan tanaman C3 lainnya lebih mirip jagung, sorgum, tebu, dan rumput buntut rubah hijau – semuanya merupakan tanaman C4.

Secara khusus, mereka ingin proses fotosintesis pada tanaman C4 dapat berjalan pada tanaman C3. Dengan melakukan hal ini, dunia dapat menghindari kelaparan global yang disebabkan oleh perubahan iklim yang cepat.

Beras C4, atau beras hasil proses fotosintesis tanaman C4, diposisikan sebagai beras “ajaib” selanjutnya.

Lebih dari 100 ilmuwan dan 20 laboratorium di seluruh dunia berkontribusi pada proyek ini. Semua upaya dikoordinasikan oleh International Rice Research Institute (IRRI) di Los Banños.

Kelaparan yang disebabkan oleh perubahan iklim

Pada tahun 2050, planet ini akan mempunyai 2 miliar lebih mulut yang perlu diberi makan. Sayangnya peningkatan jumlah penduduk dunia tidak dibarengi dengan peningkatan luas lahan yang ditanami tanaman pokok seperti padi, gandum, dan kentang.

Fakta bahwa tanaman pangan seperti padi sangat sensitif terhadap kenaikan suhu akibat pemanasan global memberikan gambaran yang lebih suram.

Di Filipina, setiap kenaikan suhu malam sebesar 1 derajat dapat mengurangi jumlah panen padi sebesar 10%.

Singkatnya, tanpa keajaiban, dunia bisa kelaparan pada tahun 2050. Paling tidak, kita bisa memperkirakan harga pangan akan menjadi sangat mahal.

“Pada tahun 2050, kita memerlukan setidaknya 15% lebih banyak pangan dibandingkan produksi global saat ini. Sudah 35 tahun. Ini berarti kita perlu meningkatkan laju produksi pangan antara 1,5 hingga 2% per tahun. Melihat tingkat perbaikan yang kami peroleh saat ini, kami masih jauh dari itu,” kata Dr Paul Quick, kepala Proyek Beras C4.

Beras C4 dapat menghasilkan peningkatan signifikan dalam laju produksi pangan yang diperlukan untuk pasokan pangan guna memenuhi pertumbuhan populasi manusia.

Beras C4 diharapkan dapat meningkatkan hasil padi sebesar 50%. Hal ini juga memerlukan lebih sedikit air dan pupuk dibandingkan beras non-C4, sehingga mengurangi kebutuhan irigasi dan input mahal lainnya yang biasanya dikeluarkan petani untuk mendapatkan panen yang baik.

Singkatnya, ini adalah revolusi beras.

Beras yang seperti jagung

Beras C4 mampu melakukan semua itu dengan meniru proses fotosintesis tanaman C4 seperti jagung, sorgum, dan tebu.

Proyek ini bertujuan untuk “merekayasa ulang proses fotosintesis padi agar lebih efisien,” kata Quick kepada Rappler.

Quick menjelaskan bahwa tanaman C3 seperti padi dan gandum menjalani proses fotosintesis yang memfiksasi karbon dioksida dalam jumlah terbatas yang pada gilirannya menghasilkan gula dalam jumlah terbatas yang bersirkulasi di sekitar tanaman, yang pada akhirnya mempengaruhi hasil tanaman.

Hal ini disebabkan karena enzim rubisco yang ditemukan pada tanaman C3 tidak pernah mampu beradaptasi dengan kondisi atmosfer saat ini, di mana tingkat CO2 jauh lebih rendah dibandingkan 20 hingga 30 juta tahun lalu.

Jadi Rubisco sekarang membuat kesalahan dengan mengikat oksigen, bukan karbon dioksida, dan bekerja pada setengah kecepatan maksimumnya karena berkurangnya jumlah karbon dioksida di udara.

Namun tanaman C4 telah mengembangkan mekanisme baru untuk fotosintesis yang jauh lebih cepat dan lebih sedikit kesalahan. Daripada hanya menggunakan satu sel untuk fotosintesis, mereka memiliki dua sel untuk melakukan pekerjaan tersebut.

Satu sel, yaitu sel mesofil, bertindak sebagai “pompa konsentrasi karbon dioksida” yang melepaskan sebanyak 3.000 ppm karbon dioksida agar tanaman dapat bekerja.

Semakin banyak karbon dioksida, semakin banyak gula yang didistribusikan ke seluruh tanaman, semakin tinggi hasil tanaman.

Meskipun penelitian sebelumnya berfokus pada membuat butiran beras tumbuh lebih cepat, proyek beras C4 mengambil pendekatan yang berbeda, kata Quick.

“Bukannya mereka tidak tumbuh dengan cepat, hanya saja mereka tidak punya cukup bahan untuk tumbuh. Jadi dengan membuat fotosintesis berjalan lebih cepat, maka akan memberi lebih banyak makanan pada bayi sehingga bayi tumbuh lebih cepat.”

Proyek ‘Apollo’

Tapi itu tidak semudah kedengarannya. Proyek Beras C4 disebut sebagai proyek “Apollo” karena suatu alasan.

Mengubah cara fotosintesis beras berarti memperkenalkan jalur biokimia baru ke dalam beras dan mengubah anatominya.

Untuk mencapai tujuan ini, para ilmuwan dari Konsorsium Beras C4 sedang mencari enzim yang dapat mengkatalisis berbagai langkah proses fotosintesis C4. Mereka mendapatkan sebagian besar enzim ini dari jagung. Enzim yang berbeda kemudian akan diisolasi dan dimasukkan ke dalam beras.

Quick mengatakan mereka telah membuat kemajuan signifikan dalam aspek jalur biokimia. Mereka sejauh ini telah memasukkan 5 enzim biokimia ke dalam beras.

Bagian tersulitnya adalah mengubah anatomi daun tanaman padi, tempat berlangsungnya fotosintesis.

“Anda memerlukan pengorganisasian sel yang sangat tepat,” kata Quick.

“Anda harus memiliki turbocharger di samping mesin di sebelah vena… vena harus lebih berdekatan, hanya dua sel mesofil, lebih banyak tonjolan. Kami tidak tahu bagaimana melakukannya.”

Jadi yang dilakukan para ilmuwan adalah mempelajari bagaimana tumbuhan membuat urat daun. Melihat perkembangan awal sebuah daun dapat membawa mereka selangkah lebih dekat pada perubahan anatominya.

Lalu jika nasi diubah drastis, apakah nasi C4 akan tetap menjadi nasi?

Ya, kata Cepat. Biji-bijiannya akan tetap sama, tapi diharapkan lebih banyak dibandingkan beras non-C4. Satu-satunya perubahan yang terlihat adalah daun tanaman padi akan memiliki lebih banyak tonjolan, katanya.

Pada titik ini, beras C4 mungkin merupakan organisme hasil rekayasa genetika atau GMO, sebuah konsep yang masih ditolak oleh beberapa kelompok lingkungan hidup seperti Greenpeace.

Namun dengan begitu besarnya ancaman terhadap ketahanan pangan, beras C4 mungkin merupakan salah satu pilihan yang perlu ditelusuri. (BACA: 3 Jenis Beras Siap Hadapi Perubahan Iklim)

“Semua orang berupaya semaksimal mungkin di bidang yang berbeda-beda dan menurut kami C4 hanyalah salah satu bidang untuk meningkatkan produksi beras. Semua orang perlu melakukan upaya ini jika kita tidak ingin terjadi kelaparan besar-besaran pada tahun 2050. Semakin banyak bidang yang kami kejar, semakin besar kemungkinan kami berhasil,” kata Quick.

Proyek Beras C4, yang dimulai pada tahun 2008 dengan hibah dari Bill and Melinda Gates Foundation dan pemerintah Inggris, mungkin memerlukan waktu 10 hingga 15 tahun untuk menyelesaikannya.

Tim ini memerlukan waktu dan keberuntungan, karena tantangan terbesarnya adalah menemukan gen yang tepat yang dapat mengubah padi menjadi tanaman C4.

Untuk melakukan hal ini, ilmuwan lain di rumah kaca lain harus menganalisis ratusan tanaman muda di nampan hitam, berharap menemukan gen yang akan membuat perbedaan. – Rappler.com