ANI |
Diperbarui: 08 Jan 2023 15:42 IST
Beijing [China], 8 Januari (ANI): Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi peningkatan yang jelas pada suhu lingkungan yang tidak normal dan peristiwa cuaca ekstrem akibat perubahan iklim global. Akibatnya, tanaman harus mampu menahan suhu ekstrim untuk memastikan hasil yang konsisten. Terlepas dari kenyataan bahwa tanaman telah mengembangkan mekanisme perlindungan yang kompleks dan halus untuk menahan tekanan dingin, kerusakan DNA masih terjadi, menurunkan pertahanan tanaman. Selain itu, mekanisme pengaturan yang mendasari sebagian besar tetap tidak diketahui.
Sebuah studi yang diterbitkan dalam jurnal ‘Science Advances’ telah mengungkapkan mekanisme perbaikan domestik dingin baru untuk kerusakan DNA pada beras, serta modul elit yang sesuai untuk meningkatkan sifat toleransi dingin pada beras dengan pengulangan kodon di satu situs.
Dalam penelitian ini, kelompok Prof. CHONG bekerjasama dengan kelompok Prof. LI Qizhai dari Academy of Mathematics and Systems Science of CAS, dan kelompok Prof. CHENG Zhukuan dari Institute of Genetics and Developmental Biology of CAS, menggunakan pendekatan yang menggabungkan genetika populasi, genomik, dan biologi sel dan evolusi untuk mengeksploitasi modul baru untuk toleransi dingin.
Para peneliti melakukan data-merging genome-wide association studies (DM-GWAS) berdasarkan penskalaan multidimensi. Serangkaian lokus diidentifikasi oleh GWAS menggunakan data fenotipik yang digabungkan. Salah satunya adalah qCTS11-1 pada kromosom 11, yang memberikan kontribusi yang jelas terhadap toleransi pendinginan nasi. Gen utamanya, COLD11, diidentifikasi dengan pemetaan skala halus. Mutasi hilangnya fungsi COLD11 menyebabkan berkurangnya toleransi dingin, menurut para peneliti.
Berbagai jenis pengulangan kodon GCG yang mengkodekan alanin pada ekson pertama COLD11 diamati untuk varietas indica sensitif dingin dan varietas japonica tahan dingin. Angka berulang kodon GCG memiliki korelasi positif yang jelas dengan toleransi dingin. Selain itu, analisis evolusi genom dari plasma nutfah padi yang representatif menunjukkan bahwa banyak pengulangan urutan GCG menjadi sasaran seleksi domestikasi yang kuat selama ekspansi utara penanaman padi.
Selanjutnya, COLD11 mengkodekan protein perbaikan DNA yang memainkan peran penting dalam perbaikan kerusakan untai ganda DNA. Angka pengulangan GCG pada ekson pertamanya menunjukkan korelasi positif dengan aktivitas biokimianya. Ini adalah laporan pertama dari mekanisme perbaikan kerusakan DNA pilihan domestikasi dan modul elit terkait yang melibatkan tekanan dingin.
Menggunakan DM-GWAS dari japonica dan indica – dua subspesies beras dengan perbedaan substansial dalam toleransi dingin – penelitian ini mengungkapkan bahwa COLD11 adalah gen lokus sifat kuantitatif utama untuk toleransi dingin.
Penemuan pengulangan kodon kunci pada ekson pertama COLD11, yang dikonfirmasi oleh analisis distribusi filogenetik dan geografis, membuka jalan bagi pengaturan toleransi pendinginan beras yang baik dengan satu situs. Ini adalah modul molekuler yang berpotensi berguna untuk meningkatkan sifat toleransi dingin pada beras melalui desain molekuler. (ANI)
