Pada konsentrasi natrium klorida tinggi khususnya 600 milimolar (mM) NaCl, Suaeda japonica Makino menunjukkan adaptasi fisiologis dan ekspresi gen transkriptom yang simultan dan terkoordinasi antara daun dan akar, yang mendorong toleransi garam melalui beberapa mekanisme inti. Daun mengalami akumulasi besar ion natrium (Na⁺) dengan pengurangan jon kalium (K⁺), sementara kadar gula larut total dan prolin meningkat dramatis di daun, disertai aktivitas enzim antioksidan seperti ascorbate peroxidase (APX) dan peroksidase (POD) yang diperkuat, sekaligus malondialdehyde (MDA) sebagai indikator stres oksidatif justru lebih rendah dibanding kontrol, yang menunjukkan perlindungan membran sel lebih baik. Di sisi akar, struktur akar memperlihatkan kerusakan minimal hingga sedang, dan akar mempertahankan kemampuan pengambilan air dan transport ion meski tekanan osmotik eksternal tinggi, seraya meningkatkan ekspresi gen transport ion dan channel serta mekanisme sinyal yang memicu respons terhadap keseimbangan ion dan homeostasis.
Analisis transkriptom menggunakan sekuensing RNA (RNA‑seq) pada daun dan akar mengungkap gen deferensial ekspresi (differentially expressed genes) jauh lebih banyak pada perlakuan garam tinggi dibanding kontrol. Gen‑gen yang terkait dengan jalur isosignaling hormon abscisic acid (ABA), transporter ABC, antiporter Na⁺/H⁺ pada tonoplas, pompa proton vakuolar seperti V‑H⁺‑ATPase dan H⁺‑pyrophosphatase (V‑H⁺‑PPase), kanal aquaporin, serta saluran dan transporter K⁺ dan Cl⁻ menunjukkan upregulasi kuat di daun dan akar. Selain itu gen yang mengkode Late Embryogenesis Abundant (LEA) proteins serta jalur sintesis osmolit organik (gula larut, prolin) turut diaktifkan untuk mempertahankan tekanan osmotik sel dalam jaringan. Jalur antioksidan yang mengatur Reactive Oxygen Species (ROS) melalui superoksida dismutase (SOD), katalase (CAT), dan APX juga diungkap sebagai respons transkriptom utama.
Perbedaan respons antara daun dan akar tampak pada tingkat dan jenis gen yang diinduksi. Daun, sebagai organ perusahaan utama fotosintesis dan evaporasi, menunjukkan akumulasi Na⁺ yang paling tinggi serta ekspresi gen homeostasis ion dan osmolit lebih ekstrem, sedangkan akar lebih banyak memodulasi gen terkait transport ion dalam membran plasma dan eflux Na⁺ ke apoplas atau ke sel pembuluh khusus. Transkripsi faktor (transcription factor) dari keluarga WRKY, NAC, MYB, bZIP dan ERF/AP2‑EREBP juga diperlihatkan meningkat, dengan beberapa anggota spesifik akar yang dominan dalam regulasi sinyal stres dan sensing ion. Hormone abscisic acid tampak mengatur jalur regulasi downstream melalui reseptor PYR/PYL, protein phosphatase 2C (PP2C), dan SNF1‑related protein kinase 2 (SnRK2), serta faktor pengikat elemen respons‑ABA (ABF), yang semuanya diekspresikan lebih tinggi di bawah stres garam tinggi.
Kombinasi antara respons fisiologis dan ekspresi gen ini memberikan gambaran mekanisme toleransi garam Suaeda japonica yang multifaset: homeostasis ion dijaga melalui transport dan komparpartementasi ion berbahaya, keseimbangan osmotik dipertahankan melalui osmolit organik dan akumulasi gula larut, stres oksidatif diredam oleh sistem antioksidan yang efisien, dan regulasi hormon serta faktor transkripsi mengarah ke adaptasi jangka pendek dan panjang. Respon ini paling jelas di daun sebagai organ depan yang terkena akumulasi ion dan radiasi, sedangkan akar lebih berfokus pada stabilitas internal transport dan pencuplikan sinyal.
Dengan demikian, pengamatan fisiologis dan transkriptom menunjukkan bahwa toleransi terhadap stres salinitas tinggi pada Suaeda japonica Makino melibatkan interaksi erat antara mekanisme ionik, osmotik dan antioksidan di daun dan akar, dengan regulasi transkripsi yang dipicu oleh hormon dan faktor transkripsi spesifik. Pemahaman tentang gen‑kandidat yang diatur kuat dalam kedua organ ini membuka potensi bagi pemuliaan dan rekayasa genetik tanaman budidaya agar daya tahan terhadap tanah asin ditingkatkan melalui manipulasi gen homeostasis ion, sistem antioksidan, dan sinyal ABA.
Leave a Reply