Ilmuwan Tiongkok Mencapai Terobosan dalam Pemuliaan Kentang Hibrida melalui Genomik Evolusioner

#HybridPotatoBreeding #EvolutionaryGenomics #DeleteriousMutations #PotatoVarieties #AgriculturalResearch

#Deskripsi: Ilmuwan China telah mencapai terobosan signifikan dalam pemuliaan kentang hibrida dengan memanfaatkan genomik evolusioner untuk mengidentifikasi mutasi yang merusak. Terobosan ini berpotensi mempersingkat proses pemuliaan dan menghasilkan lebih banyak varietas kentang unggul. Tim peneliti dari Agricultural Genomics Institute di Shenzhen, di bawah Chinese Academy of Agricultural Sciences, menerbitkan temuan mereka di jurnal ilmiah Cell. Dengan mengubah reproduksi kentang dari aseksual menjadi seksual dan mengalihkan ketergantungan dari umbi ke biji, para ilmuwan bertujuan memandu pemuliaan kentang menggunakan genomik dan biologi sintetik.

#Pengembangan: Kentang, sebagai tanaman pangan umbi penting di seluruh dunia, termasuk China, memiliki beberapa keunggulan seperti kebutuhan air yang lebih rendah dan kemampuan beradaptasi di berbagai wilayah. Namun, proses pemuliaan varietas kentang baru memakan waktu, dengan beberapa varietas berumur lebih dari satu abad. Kompleksitasnya terletak pada kenyataan bahwa kentang adalah tetraploid, memiliki empat set genom, dan bergantung pada perbanyakan aseksual melalui umbi. Hal ini menyebabkan siklus perkembangbiakan yang panjang, efisiensi reproduksi yang rendah, kerentanan terhadap penyakit, dan kerentanan terhadap hama.

Untuk mengatasi tantangan ini, tim peneliti memulai “Proyek Kentang di mana-mana”. Tujuan mereka adalah untuk mengubah reproduksi kentang dari aseksual menjadi seksual dan transisi dari bergantung pada umbi menjadi bergantung pada benih. Para peneliti bertujuan untuk memandu pemuliaan kentang dengan memanfaatkan genomik dan biologi sintetik.

Untuk mendapatkan varietas kentang berkualitas tinggi yang konsisten, para ilmuwan perlu mendapatkan galur bawaan yang sangat homozigot melalui pemupukan sendiri secara terus menerus. Hal ini memungkinkan produksi jalur komersial hibrida dengan properti yang konsisten. Namun, karena sejarah ekstensif reproduksi aseksual pada kentang, banyak mutasi tersembunyi yang merusak telah terakumulasi. Mutasi yang sebelumnya “tidak terlihat” ini mengungkapkan efek buruknya pada tanaman selama pemupukan sendiri, yang mengakibatkan berkurangnya viabilitas, sterilitas, resistensi penyakit yang lebih rendah, dan penurunan hasil. Mengatasi mutasi yang merusak ini merupakan tantangan besar dalam pemuliaan kentang hibrida.

Tim peneliti mengatasi kendala ini dengan mengumpulkan dan membandingkan informasi genomik dari 100 bahan Solanaceae dan Convolvulaceae dengan akumulasi sejarah evolusi selama 1.2 miliar tahun. Kentang termasuk dalam famili Solanaceae, sedangkan ubi jalar termasuk dalam famili Convolvulaceae. Dengan memeriksa situs yang dilestarikan dan tidak berubah dalam genom, para peneliti mengidentifikasi situs gen yang, jika bermutasi, lebih cenderung memiliki efek buruk pada kentang, yang dikenal sebagai mutasi yang merusak. Mereka menciptakan peta dua dimensi pertama dari mutasi kentang yang merusak, memungkinkan pencarian yang lebih komprehensif dan efisien untuk menghilangkannya.

Selain itu, tim peneliti mengembangkan model prediksi seluruh genom baru yang memasukkan informasi mutasi yang merusak. Model ini secara signifikan meningkatkan akurasi prediksi sifat-sifat seperti hasil, tinggi tanaman, dan bentuk umbi sebesar 25 hingga 45 persen. Dengan membantu pemulia dalam membuat keputusan awal pemuliaan, model ini mengurangi biaya pemuliaan dan mempersingkat proses pemuliaan kentang.

#Konsekuensi: Terobosan pemuliaan kentang hibrida ini berpotensi meningkatkan efisiensi pemuliaan sekitar 50 persen, memberikan dasar untuk perbaikan varietas. Teknologi yang dikembangkan oleh para ilmuwan China juga dapat diterapkan untuk memperbaiki tanaman lain, termasuk ubi jalar, buah-buahan, tebu, dan berbagai tanaman tropis. Dengan memanfaatkan genomik evolusioner dan mengatasi mutasi yang merusak, para peneliti memajukan praktik pertanian dan membuka jalan bagi pengembangan varietas tanaman yang lebih tangguh dan produktif.