Gelombang panas mengancam hasil panen jelai, tetapi solusi ada
Kenaikan suhu global secara signifikan mengurangi produksi dan kualitas tanaman, dan jelai tidak terkecuali. Tanaman sereal ini, yang penting untuk pakan ternak dan pembuatan bir, mengalami gangguan perkembangan akibat panas berlebih. Gelombang panas menyebabkan kerusakan pada membran sel, merusak protein, dan meningkatkan produksi spesies reaktif oksigen yang berbahaya bagi sel. Gangguan ini menghambat fotosintesis dan reproduksi tanaman, yang mengakibatkan kerugian hasil panen yang besar.
Untuk mengatasinya, mekanisme fisiologis dan molekuler sedang diteliti. Dari sisi pendekatan fisiologis, optimasi waktu penanaman memungkinkan jelai untuk menghindari periode panas intens selama fase kritis pembungaan dan pengisian biji. Irigasi yang tepat dan pengelolaan pupuk yang ketat juga membantu tanaman untuk lebih tahan dengan menjaga tingkat hidrasi dan nutrisi yang baik. Inokulasi jamur dan bakteri menguntungkan juga memperkuat toleransi jelai dengan merangsang pertumbuhannya dan meningkatkan sistem pertahanan terhadap stres.
Mikroorganisme, seperti beberapa strain Bacillus, memproduksi hormon tumbuhan dan mengikat nitrogen, yang mendukung penyerapan nutrisi yang lebih baik. Mereka juga membantu menetralkan spesies reaktif oksigen, yang bertanggung jawab atas ketidakseimbangan ion pada tanaman yang mengalami stres panas.
Di tingkat molekuler, kemajuan signifikan telah dicapai. Gen tahan panas, yang diidentifikasi pada tanaman model seperti Arabidopsis, telah dimasukkan ke dalam jelai. Misalnya, gen HvGST4, yang berasal dari jelai liar, telah diekspresikan secara berlebih pada Arabidopsis, meningkatkan toleransinya tidak hanya terhadap panas, tetapi juga terhadap kekeringan, garam, dan dingin. Gen ini merangsang produksi glutation, antioksidan alami yang melindungi sel. Gen lain, TaHsfA6b, yang berasal dari gandum, telah diintegrasikan ke dalam jelai melalui penyuntingan genetik, memperkuat kemampuannya untuk menahan suhu tinggi tanpa mengubah karakteristik normalnya.
Para peneliti juga telah mengidentifikasi wilayah genetik, yang disebut QTL, yang terkait dengan toleransi terhadap panas. Tiga wilayah ini telah dikaitkan dengan ketahanan terhadap stres panas pada 120 varietas jelai, sementara sepuluh wilayah lainnya mempengaruhi baik ketahanan maupun kualitas biji. Penemuan ini memungkinkan pemilihan varietas yang lebih kuat melalui teknik seleksi genomik, yang menganalisis DNA untuk memprediksi kinerja tanaman.
Penyuntingan genetik dengan CRISPR, metode presisi untuk memodifikasi DNA, juga menawarkan prospek yang menjanjikan. Metode ini memungkinkan penargetan gen spesifik untuk meningkatkan ketahanan jelai tanpa memperkenalkan mutasi yang tidak diinginkan. Varian yang dimodifikasi dengan cara ini memproduksi lebih banyak protein syok panas, yang melindungi sel saat mengalami stres.
Terakhir, praktik pertanian seperti priming termal, yang melibatkan paparan singkat bibit muda terhadap panas sedang, mempersiapkan jelai untuk lebih tahan terhadap suhu yang lebih tinggi di kemudian hari. Teknik ini mengaktifkan mekanisme pertahanan, seperti produksi enzim antioksidan dan protein pelindung, yang membatasi kerusakan sel.
Kemajuan ini, dikombinasikan dengan pengelolaan tanaman yang optimal, dapat memungkinkan untuk mempertahankan, bahkan meningkatkan, produksi jelai meskipun adanya pemanasan global. Kerugian saat ini, yang mencapai hingga 50% di beberapa wilayah saat gelombang panas, dengan demikian dapat dikurangi, menjamin pasokan yang stabil bagi industri yang bergantung padanya.
Gelombang panas mengancam hasil panen jelai, tetapi solusi ada
Kenaikan suhu global secara signifikan mengurangi produksi dan kualitas tanaman, dan jelai tidak terkecuali. Tanaman sereal ini, yang penting untuk pakan ternak dan pembuatan bir, mengalami gangguan perkembangan akibat panas berlebih. Gelombang panas menyebabkan kerusakan pada membran sel, merusak protein, dan meningkatkan produksi spesies reaktif oksigen yang berbahaya bagi sel. Gangguan ini menghambat fotosintesis dan reproduksi tanaman, yang mengakibatkan kerugian hasil panen yang besar.
Untuk mengatasinya, mekanisme fisiologis dan molekuler sedang diteliti. Dari sisi pendekatan fisiologis, optimasi waktu penanaman memungkinkan jelai untuk menghindari periode panas intens selama fase kritis pembungaan dan pengisian biji. Irigasi yang tepat dan pengelolaan pupuk yang ketat juga membantu tanaman untuk lebih tahan dengan menjaga tingkat hidrasi dan nutrisi yang baik. Inokulasi jamur dan bakteri menguntungkan juga memperkuat toleransi jelai dengan merangsang pertumbuhannya dan meningkatkan sistem pertahanan terhadap stres.
Mikroorganisme, seperti beberapa strain Bacillus, memproduksi hormon tumbuhan dan mengikat nitrogen, yang mendukung penyerapan nutrisi yang lebih baik. Mereka juga membantu menetralkan spesies reaktif oksigen, yang bertanggung jawab atas ketidakseimbangan ion pada tanaman yang mengalami stres panas.
Di tingkat molekuler, kemajuan signifikan telah dicapai. Gen tahan panas, yang diidentifikasi pada tanaman model seperti Arabidopsis, telah dimasukkan ke dalam jelai. Misalnya, gen HvGST4, yang berasal dari jelai liar, telah diekspresikan secara berlebih pada Arabidopsis, meningkatkan toleransinya tidak hanya terhadap panas, tetapi juga terhadap kekeringan, garam, dan dingin. Gen ini merangsang produksi glutation, antioksidan alami yang melindungi sel. Gen lain, TaHsfA6b, yang berasal dari gandum, telah diintegrasikan ke dalam jelai melalui penyuntingan genetik, memperkuat kemampuannya untuk menahan suhu tinggi tanpa mengubah karakteristik normalnya.
Para peneliti juga telah mengidentifikasi wilayah genetik, yang disebut QTL, yang terkait dengan toleransi terhadap panas. Tiga wilayah ini telah dikaitkan dengan ketahanan terhadap stres panas pada 120 varietas jelai, sementara sepuluh wilayah lainnya mempengaruhi baik ketahanan maupun kualitas biji. Penemuan ini memungkinkan pemilihan varietas yang lebih kuat melalui teknik seleksi genomik, yang menganalisis DNA untuk memprediksi kinerja tanaman.
Penyuntingan genetik dengan CRISPR, metode presisi untuk memodifikasi DNA, juga menawarkan prospek yang menjanjikan. Metode ini memungkinkan penargetan gen spesifik untuk meningkatkan ketahanan jelai tanpa memperkenalkan mutasi yang tidak diinginkan. Varian yang dimodifikasi dengan cara ini memproduksi lebih banyak protein syok panas, yang melindungi sel saat mengalami stres.
Terakhir, praktik pertanian seperti priming termal, yang melibatkan paparan singkat bibit muda terhadap panas sedang, mempersiapkan jelai untuk lebih tahan terhadap suhu yang lebih tinggi di kemudian hari. Teknik ini mengaktifkan mekanisme pertahanan, seperti produksi enzim antioksidan dan protein pelindung, yang membatasi kerusakan sel.
Kemajuan ini, dikombinasikan dengan pengelolaan tanaman yang optimal, dapat memungkinkan untuk mempertahankan, bahkan meningkatkan, produksi jelai meskipun adanya pemanasan global. Kerugian saat ini, yang mencapai hingga 50% di beberapa wilayah saat gelombang panas, dengan demikian dapat dikurangi, menjamin pasokan yang stabil bagi industri yang bergantung padanya.
Mentions des sources
Publication citée
DOI : https://doi.org/10.1007/s44372-026-00718-6
Titre : Evaluation of molecular and physiological mechanisms underpinning heat stress tolerance in barley (Hordeum vulgare L.): an approach towards heat resilient barley production
Revue : Discover Plants
Éditeur : Springer Science and Business Media LLC
Auteurs : Ali Hasnain; Muhammad Naveed Anjum; Zahid Mehmood; Adeel Mustafa; Muhammad Umer Farooq Awan