CN-SEO

Tanaman kayu merah muda (Dianthus sylvestris) adalah tanaman tahunan yang tersebar luas di Pegunungan Alpen, biasanya menghuni ketinggian antara 800 dan 2.400 meter. A studi terbaru diterbitkan di Science mengidentifikasi alel dingin dan hangat adaptif yang membantu menyesuaikan waktu berbunga tanaman untuk mencerminkan kondisi ketinggian habitatnya. Ketika gletser yang mencair mengubah kondisi kehidupan tanaman ini, alel ini memungkinkan tanaman keras beradaptasi dengan suhu yang memanas.

Dipimpin oleh Simone Fior, peneliti di Institute of Integrative Biology di ETH Zurich, Swiss, penelitian ini meneliti tiga populasi mawar kayu dari daerah lembah dan tiga dari daerah pegunungan di Valais, sebuah wilayah Swiss yang berisi jumlah gletser terbesar di negara ini. Tanaman dari kedua daerah ini berbeda waktu berbunganya. Di daerah yang lebih rendah dengan salju yang mencair lebih awal, rosewood memiliki musim tanam yang lebih panjang dan cenderung berbunga pada bulan Mei. Tanaman yang terletak di dataran tinggi akan berbunga segera setelah salju mencair di akhir musim untuk memanfaatkan musim panas yang lebih pendek.

Perilaku ini dikendalikan oleh gen spesifik yang disebut DsCEN/2 yang diidentifikasi peneliti dalam warna merah jambu kayu alpine. Hirzi Luqman, rekan postdoctoral di bidang genetika populasi di Universitas Cambridge dan salah satu penulis artikel tersebut, berbagi lebih banyak tentang keluarga gen CEN selama wawancara dengan GlacierHub: “CEN adalah pengatur utama waktu berbunga di banyak tanaman. Spesies tanaman yang berbeda biasanya membawa homolog dan varian (alel) yang berbeda dari gen ini, yang sesuai dengan arsitektur genetik setiap spesies.”

Dua varian gen, juga disebut alel, terkonsentrasi pada populasi kayu berwarna merah muda pada ketinggian berbeda. Rosewood yang tumbuh di daerah lembah yang lebih hangat memiliki alel “hangat”, sedangkan bunga di daerah yang lebih sejuk dan dataran tinggi sering kali memiliki alel “dingin”. Varietas hangat yang diasosiasikan dengan pembungaan kemudian memberikan lebih banyak waktu untuk pertumbuhan tanaman, memungkinkan rosewood membangun lebih banyak biomassa sebelum berbunga untuk menghasilkan biji. Sebagai perbandingan, varian dingin memperpendek masa pertumbuhan tanaman dan mendorong pembungaan segera setelah salju mencair, sehingga memastikan kematangan benih sebelum musim dingin—sebuah adaptasi terhadap periode bebas embun beku yang lebih pendek di lokasi ini.

Para peneliti menemukan bahwa kedua alel tersebut memiliki asal usul kuno dan terdapat pada spesies awal asal usul kayu rosewood. Dengan menyelidiki gen dari spesies yang berkerabat secara evolusi, tim peneliti menemukan keberadaan alel bahkan pada spesies yang berkerabat sangat jauh. Varian gen tersebut tidak muncul dari segala bentuk mutasi pada kayu rosewood itu sendiri, melainkan pada spesies lain dari genus Dianthus. Sejumlah spesies berbeda berevolusi dalam genus ini sekitar 1 hingga 3 juta tahun yang lalu, di mana iklim bumi juga berganti-ganti antara periode glasial dan interglasial.

Kedua alel tersebut muncul sebagai cara untuk membantu rosewood beradaptasi dengan iklim yang terus berubah. Tanaman yang memiliki alel “hangat” atau “dingin” yang sesuai dengan kondisi habitatnya akan mempertahankan keunggulan kompetitif dibandingkan tanaman lain dalam perubahan iklim, dan gen ini kemudian menjadi sifat umum yang diturunkan melalui proses pemuliaan tanaman.

Alel nenek moyang ini mungkin penting untuk mendukung kelangsungan hidup spesies tanaman seperti rosewood, dan menjelaskan potensi adaptasi perubahan iklim saat ini di masa depan. Dorothy M.Peteetseorang ilmuwan peneliti senior di NASA/Goddard Institute for Space Studies dan asisten profesor di Lamont-Doherty Earth Observatory, yang merupakan bagian dari Sekolah Iklim Columbia, mengatakan kepada GlacierHub bahwa “kemampuan tanaman untuk beradaptasi terhadap iklim terkadang luar biasa, mungkin karena mereka telah bertahan dalam siklus perubahan iklim sebelumnya.”

Namun, kenaikan suhu dan perubahan yang diakibatkannya, seperti mencairnya gletser di pegunungan, semuanya berkontribusi pada restrukturisasi ekosistem pegunungan. Hilangnya gletser akan menyebabkan pergeseran ekosistem dataran tinggi dari habitat dingin dan terspesialisasi ke kondisi lebih hangat dan kering. Hal ini mengancam hilangnya keanekaragaman hayati tanaman dan potensi kepunahan banyak spesies karena mereka tidak mampu beradaptasi terhadap pemanasan iklim. “Saat ini, kita menghadapi tantangan antropogenik terhadap vegetasi sehingga kita perlu memprioritaskan fokus kita pada mitigasi tantangan ini dan melindungi habitat alami yang kita miliki,” kata Peteet.

Alel adaptif memberikan wawasan positif bagi spesies tanaman dalam menghadapi perubahan iklim. Luqman berbagi dengan GlacierHub bahwa “spesies tertentu, seperti kayu merah muda, mungkin lebih baik daripada yang lain karena dalam genomnya terdapat alel pra-adaptasi yang memfasilitasi kelangsungan hidup di berbagai iklim.” Karena CEN adalah gen pengatur utama pada banyak spesies tanaman, “sangat mungkin dan sangat mungkin bahwa adaptasi iklim melalui pergeseran waktu pembungaan, yang dimediasi oleh alel, terjadi pada spesies tanaman yang berbeda,” katanya.

Karena perubahan iklim jauh melampaui laju adaptasi tumbuhan, Luqman mengatakan bahwa “sebagian besar spesies tumbuhan dan hewan harus bergantung pada variasi genetik yang ada agar berhasil beradaptasi.” Studi ini menyoroti pentingnya varian genetik yang diturunkan dari generasi ke generasi dan peran penting varian tersebut bagi kelangsungan spesies tanaman di masa depan.