Penelitian terbaru dalam jurnal Nature Plants menyoroti mekanisme molekuler yang mengatur pertumbuhan, kekuatan, dan kelangsungan hidup tanaman pada tingkat sel. Para ilmuwan berfokus pada dua proses mendasar: tahap akhir pembelahan sel (sitokinesis) pada tanaman herba dan pembentukan struktur kayu pada pohon menahun.
Dalam studi pertama yang dilakukan pada tanaman model Arabidopsis thaliana, para ahli biologi mempelajari kinerja protein motorik—kinesin dari keluarga KINESIN-12. Protein ini bertanggung jawab untuk mengangkut bahan bangunan selama pembentukan fragmoplas, yakni struktur sementara yang menjadi dasar terciptanya dinding sel baru. Ternyata, terdapat pembagian kerja yang sangat ketat di dalam keluarga KINESIN-12 tersebut.
Beberapa protein mengarahkan vesikel membran ke bagian depan fragmoplas untuk memastikan perakitan lempeng sel baru, sementara protein lainnya menstabilkan interaksi mikrotubulus dengan membran di bagian belakang. Tanpa koordinasi yang presisi ini, pembelahan sel yang tepat menjadi mustahil, yang secara langsung menghambat pertumbuhan dan pemulihan jaringan pada komoditas seperti gandum atau kedelai.
Penelitian kedua mengungkap mekanisme yang digunakan pohon poplar dalam mengatur kekuatan sistem transportasi air atau xilem. Tekanan internal yang kuat muncul di dalam pembuluh pohon saat cairan mengalir, dan agar dinding pembuluh tidak berubah bentuk, tanaman mengaktifkan jalur sinyal berbasis kalsium. Ketika rangsangan tertentu terdeteksi, sel mengaktifkan enzim kalsium-dependent protein kinase CPK3.
Enzim ini memfosforilasi atau memodifikasi secara kimiawi protein sakelar, yaitu faktor transkripsi ERF72. ERF72 yang aktif kemudian menyalakan gen yang bertanggung jawab untuk sintesis darurat lignin, sebuah polimer alami yang memperkuat serat selulosa. Hasilnya, dinding sel sekunder pada pembuluh xilem menebal dan berubah menjadi saluran yang kaku dan kokoh. Analisis terhadap pohon poplar liar mengonfirmasi bahwa variasi alami dalam aktivitas modul ini berkorelasi erat dengan kondisi kelembapan di habitat asalnya.
Temuan-temuan ini mengubah arah pemuliaan tanaman dari sekadar eksperimen buta menjadi rekayasa presisi. Dengan mengetahui target spesifik berupa gen KINESIN-12 dan pasangan CPK3–ERF72, para ahli genetika kini berkesempatan menggunakan sistem penyuntingan genom terarah (CRISPR/Cas9). Bagi sektor pertanian, hal ini berpotensi mempercepat pertumbuhan massa vegetatif tanaman pangan.
Sementara bagi sektor kehutanan, mekanisme ini memungkinkan pengaturan kepadatan kayu dan ketahanan sistem pembuluh pohon secara terarah. Dengan demikian, mekanisme protein mikroskopis ini dapat diubah menjadi alat yang efektif untuk mengelola seluruh ekosistem secara lebih luas.
