Jalur pensinyalan yang baru ditemukan membantu tanaman untuk secara tepat mengontrol perkecambahan benih
Tim dipimpin oleh ahli fisiologi tanaman Iris Finkemeier dan Guillaume Née di University of Münster menemukan dasar molekuler untuk keseimbangan antara dormansi benih dan resistensi stres
Berkecambah atau tidak berkecambah? Dengan tanaman, waktu yang tepat untuk memulai siklus hidup mereka menentukan peluang pertumbuhan mereka. Dormansi benih adalah penghalang yang melekat pada perkecambahan. Pengurangan yang tepat dalam menanggapi isyarat lingkungan, seperti paparan dingin yang berkepanjangan atau penyimpanan kering dari waktu ke waktu, memastikan bahwa bibit muncul di musim yang tepat. Mekanisme ini berkontribusi pada stabilitas ekosistem dengan memelihara reservoir benih diam di tanah selama bertahun -tahun, yang memungkinkan mereka untuk bertahan dari kondisi buruk tanpa cedera. Mekanisme molekuler yang mengendalikan pelepasan dormansi benih masih kurang dipahami. Sebuah tim peneliti yang dipimpin oleh Dr Guillaume Née dan Prof Iris Finkemeier dari kelompok fisiologi tanaman di Institute of Plant Biology and Biotechnology, University of Münster kini telah menunjukkan bagaimana adaptasi evolusi pusat memungkinkan benih untuk mengatur waktu perkecambahan. Benih dapat berkecambah dan pada saat yang sama mentolerir tekanan lingkungan, yaitu mempertahankan ketahanannya terhadap kondisi yang merugikan. Studi ini telah diterbitkan dalam jurnal “Science Advances”.
Guillaume Née, pemimpin kelompok junior di laboratorium Prof Iris Finkemeier, sedang menyelidiki pertanyaan tentang bagaimana biji menyeimbangkan respons stres dengan pelepasan bertahap dari dormansi, mengingat kedua proses dimodulasi oleh hormon tanaman yang sama, yaitu asam absisat. Hormon ini sangat penting untuk mencegah perkecambahan dan diketahui memungkinkan respons tanaman terhadap berbagai tekanan, seperti kekeringan. Studi ini mengungkapkan jalur pensinyalan molekul yang sebelumnya tidak diketahui yang mengatur respons asam absisat secara independen dari mekanisme pensinyalan utama hormon. Sistem otonom ini, yang beroperasi secara eksklusif dalam biji tidak aktif, diatur oleh penundaan protein perkecambahan 1 (DOG1). Dog1 bertindak sebagai “sekering” molekuler yang mencegah penekanan respons asam absisat selama imbibisi biji, sehingga menghambat perkecambahan. Seiring waktu di penyimpanan kering atau sebagai respons terhadap isyarat lingkungan, aktivitas DOG1 secara bertahap berkurang, yang mengarah pada penghentian respons asam absisat dan pelepasan kapasitas perkecil. Namun, karena modul ini beroperasi secara independen dari jalur pensinyalan asam absisat inti, peran hormon dalam respons stres tetap tidak terpengaruh, memungkinkan biji dan bibit untuk mempertahankan kemampuan mereka untuk menanggapi stres lingkungan bahkan setelah dormansi diangkat.
Keseimbangan antara dormansi benih dan resistensi stres adalah adaptasi evolusi penting yang telah berkontribusi pada keberhasilan global tanaman benih dan juga penting untuk pertanian. Karakteristik perkecambahan sangat penting untuk ketahanan pangan, mempengaruhi kemunculan bibit di lapangan dan aplikasi industri seperti malting dan memanggang. “Perkecambahan telah menjadi sifat terpilih sejak awal domestikasi tanaman”, menekankan guillaume née. “Untuk program pemuliaan yang berhasil, penting untuk memahami faktor evolusi, genetik dan molekuler yang mengontrol perkecambahan benih.” Pengetahuan ini memungkinkan untuk menemukan solusi yang terinspirasi oleh alam untuk mengoptimalkan karakteristik perkecambahan.
Selain kelompok dari Münster, para ilmuwan dari Max Planck Institute for Plant Breeding Research di Cologne dan University of Ghana juga terlibat dalam penelitian ini. Tim peneliti menyelidiki kontrol dormansi benih menggunakan contoh cress thale (Arabidopsis thaliana) dan metode gabungan dari proteomik, biologi molekuler dan sel, fisiologi, biokimia dan genetika.
Yayasan Penelitian Jerman, Max Planck Society, Yayasan Beasiswa Akademik Jerman dan Layanan Pertukaran Akademik Jerman (DAAD) mendukung karya tersebut secara finansial.
Publikasi asli
Krüger T. et al. (2025): Dog1 mengontrol dormansi secara independen dari regulasi kinase pensinyalan inti ABA dengan mencegah defosforilasi AFP melalui AHG1. Kemajuan Sains Vol. 11, Edisi 9; Doi: 10.1126/sciadv.adr8502
