Dalam dunia pertanian, toleransi terhadap cekaman garam merupakan salah satu tantangan utama dalam meningkatkan produktivitas tanaman. Pistachio (Pistacia vera L.), yang dikenal sebagai “green gold tree” memiliki nilai ekonomi, nutrisi, dan medis yang tinggi serta mampu beradaptasi terhadap kondisi lingkungan ekstrem, termasuk cekaman garam. Namun, mekanisme molekuler yang mendasari ketahanan pistachio terhadap cekaman garam masih belum sepenuhnya dipahami. Studi terbaru mengungkap bahwa interaksi antara long non-coding RNA (lncRNA) dan microRNA (miRNA) memainkan peran krusial dalam regulasi enzim transferase yang berkontribusi pada respons toleransi terhadap cekaman garam.
Melalui pendekatan RNA sequencing, 48 miRNA konservatif pada P. vera telah diidentifikasi di antara prekursor miRNA pistachio. Analisis lebih lanjut menunjukkan bahwa jaringan regulasi pve-miRNA-lncRNA-mRNA lebih kompleks pada kultivar toleran garam (Ghazvini) dibandingkan dengan kultivar sensitif garam (Sarakhs) di bawah perlakuan NaCl. Ditemukan bahwa tujuh dan delapan lncRNA yang responsif terhadap garam bertindak sebagai competing endogenous target mimics (eTMs) untuk tujuh keluarga pve-miRNA pada Ghazvini (mir164, mir169, mir397, dan mir827) dan Sarakhs (mir156, mir159, mir169, dan mir482), masing-masing.
Analisis enzimatik menunjukkan bahwa target protein-coding dari pve-miRNA yang berinteraksi dengan lncRNA pada Ghazvini lebih banyak yang terkait dengan aktivitas transferase. Enzim yang berperan meliputi 7-deoxyloganetin glucosyltransferase, Arginine N-methyltransferase, Glutathione transferase, Flavonol sulfotransferase, dan Beta-glucuronosyltransferase. Aktivitas enzim ini berkaitan dengan biosintesis alkaloid dan flavonol polisulfat, sekuesterisasi natrium, peningkatan kapasitas antioksidan, serta pengaturan elemen epigenetik pada Ghazvini di bawah perlakuan garam. Sementara itu, pada Sarakhs, analisis enzimatik menunjukkan bahwa target protein-coding dari pve-miRNA lebih banyak yang terlibat dalam respons terhadap luka, kematian sel, dan biosintesis asam jasmonat.
Lebih lanjut, interaksi lncRNA-miRNA-mRNA pada Ghazvini membentuk jaringan ceRNA yang lebih efektif dalam meregulasi enzim transferase dan faktor transkripsi tertentu seperti MYB, WRKY, dan ABR1 sebagai respons terhadap cekaman garam. Sebaliknya, Sarakhs menunjukkan regulasi yang lebih lemah terhadap faktor-faktor ini, yang menyebabkan tingkat sensitivitas yang lebih tinggi terhadap stres garam. Pengujian kuantitatif menggunakan RT-qPCR mengonfirmasi bahwa ekspresi lncRNA dan target mRNA memiliki korelasi negatif dengan miRNA terkait, yang menunjukkan bahwa mekanisme regulasi ini berperan dalam peningkatan toleransi terhadap garam.
Penelitian ini memberikan wawasan baru mengenai jaringan regulasi kompleks lncRNA-miRNA-mRNA dalam respons tanaman terhadap cekaman garam. Dengan memahami peran molekuler dari regulasi ini, program pemuliaan tanaman dapat memanfaatkan informasi ini untuk mengembangkan kultivar pistachio yang lebih toleran terhadap cekaman salinitas. Implikasi lebih lanjut dari penelitian ini adalah kemungkinan eksplorasi manipulasi genetik pada miRNA dan lncRNA tertentu untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap stres abiotik. Meskipun studi ini telah berhasil mengidentifikasi beberapa lncRNA yang terlibat dalam mekanisme toleransi garam pada pistachio, penelitian lanjutan diperlukan untuk memperjelas mekanisme spesifik dari setiap interaksi yang terjadi dalam jaringan regulasi ini. Penggunaan pendekatan bioinformatika yang lebih lanjut serta eksperimen validasi tambahan, seperti analisis ko-ekspresi dan teknik RNA interference (RNAi), dapat memberikan pemahaman yang lebih mendalam mengenai peran lncRNA dalam mekanisme adaptasi tanaman terhadap cekaman garam.
Sumber:
Leave a Reply