Penelitian mengenai karakterisasi genomik dan fungsional keluarga gen Phenylalanine Ammonia Lyase (Fenilalanin Amonia Liyase, selanjutnya disingkat PAL) pada gandum Triticum aestivum mengungkap hubungan erat antara regulasi jalur fenilpropanoid dan kemampuan tanaman beradaptasi terhadap tekanan salinitas. Temuan ini menempatkan keluarga gen PAL sebagai komponen sentral dalam respons fisiologis gandum terhadap cekaman garam, mengingat enzim PAL berperan sebagai katalis awal dalam konversi fenilalanin menjadi asam trans-sinamat, sebuah langkah pertama yang menentukan arah keseluruhan metabolisme fenilpropanoid. Oleh karena itu, kajian yang menelusuri pola ekspresi, struktur genom, serta fungsi adaptif gen-gen PAL memberikan kontribusi penting bagi strategi peningkatan toleransi lingkungan pada tanaman serealia.
Singh et al. berpendapat bahwa analisis genomik mengungkap bahwa keluarga gen PAL pada gandum terdiri dari sejumlah anggota yang tersebar pada beberapa kromosom, mencerminkan sejarah poliploidisasi gandum yang kompleks. Penentuan motif konservatif dan domain katalitik memperlihatkan bahwa meskipun terdapat variasi sekuens antar anggota gen, fungsi dasar enzim tetap dipertahankan, menunjukkan tekanan seleksi yang kuat terhadap integritas aktivitas enzimatisnya. Penelitian ekspresi gen berbasis jaringan menegaskan bahwa gen-gen PAL tidak hanya aktif pada tahap perkembangan tertentu, tetapi juga merespons dinamika lingkungan yang berubah cepat, terutama ketika tanaman terpapar kadar garam tinggi. Dalam kondisi salinitas, peningkatan ekspresi beberapa anggota PAL terjadi secara signifikan, yang menandakan bahwa jalur fenilpropanoid diaktifkan sebagai respons adaptif untuk memitigasi kerusakan oksidatif akibat stres ionik.
Keterlibatan jalur fenilpropanoid dalam adaptasi terhadap garam dapat dipahami melalui peran senyawa turunannya, seperti flavonoid, lignin, dan berbagai fenolat yang berfungsi sebagai antioksidan dan komponen struktural. Peningkatan aktivitas PAL memperkaya produksi metabolit ini sehingga sel tanaman lebih mampu mengendalikan radikal bebas, memperkuat dinding sel, dan menstabilkan tekanan osmotik. Dalam uji fungsional pada tanaman gandum yang direkayasa menunjukkan bahwa peningkatan ekspresi salah satu anggota kunci gen PAL menghasilkan tingkat ketahanan lebih tinggi terhadap salinitas, ditandai dengan pertumbuhan akar yang lebih stabil, akumulasi biomassa yang lebih baik, serta penurunan kerusakan membran sel. Hal ini menegaskan peran strategis keluarga gen tersebut dalam menjaga integritas fisiologis ketika tanaman berada dalam kondisi cekaman garam yang dapat merusak jaringan (Mo et al., 2022).
Lebih jauh, pemahaman tentang pola regulasi gen PAL memungkinkan pemetaan jaringan respons stres yang lebih komprehensif. Integrasi data transkriptom dengan analisis metabolom memperlihatkan bahwa peningkatan ekspresi PAL tidak bekerja secara berdiri sendiri, tetapi terkoordinasi dengan peningkatan aktivitas enzim downstream lain dalam jalur fenilpropanoid. Liu et al. (2023) berpendapat bahwa koordinasi tersebut memperlihatkan bahwa respons salinitas pada gandum merupakan jaringan regulasi yang tersusun rapi, dengan PAL sebagai salah satu titik kontrol awal. Selain itu, variasi ekspresi antar kultivar memperlihatkan bahwa perbedaan toleransi garam dapat ditelusuri hingga tingkat ekspresi dan efisiensi enzim keluarga PAL, sehingga gen-gen ini berpotensi digunakan sebagai penanda molekuler dalam program pemuliaan berbasis toleransi cekaman.
Implikasi penelitian ini tidak hanya berfokus pada aspek molekuler, tetapi juga mencakup urgensi agronomis yang lebih luas. Salinisasi lahan pertanian yang semakin meningkat akibat perubahan iklim dan praktik irigasi yang tidak efisien menjadi ancaman serius bagi produksi gandum global. Dengan mengetahui bahwa keluarga gen PAL memainkan peran sentral dalam adaptasi fisiologis terhadap kondisi tersebut, strategi rekayasa genetik maupun seleksi pemuliaan dapat diarahkan pada penguatan jalur fenilpropanoid agar tanaman memiliki ketahanan lebih besar. Melalui pendekatan tersebut, pengembangan varietas gandum yang lebih tangguh terhadap cekaman abiotik dapat dicapai, sehingga ketahanan pangan tetap dapat dipertahankan meskipun kondisi lingkungan semakin tidak menentu.
Penelitian mengenai keluarga gen PAL pada Triticum aestivum dengan demikian membuka pemahaman yang lebih mendalam mengenai mekanisme molekuler adaptasi tanaman terhadap salinitas serta menyediakan landasan ilmiah yang kuat untuk inovasi pemuliaan gandum di masa depan.
Sumber:
Leave a Reply