Tumbuhan menggunakan gula, yang dihasilkan melalui fotosintesis, sebagai sinyal kunci untuk mendeteksi dan merespons panas di siang hari, yang dapat mengarah pada tanaman yang lebih tahan banting.
Sebuah studi terbaru yang dipimpin oleh Profesor Meng Chen di University of California, Riverside, telah mengungkap mekanisme baru pada tumbuhan untuk mendeteksi panas di siang hari. Penemuan ini menantang gagasan sebelumnya yang berfokus terutama pada sensor malam hari. Penelitian ini menyoroti peran krusial gula dalam proses ini, menawarkan gambaran yang lebih lengkap tentang bagaimana tumbuhan beradaptasi dengan lingkungannya.
Para ilmuwan tradisionalnya percaya bahwa protein seperti phytochrome B dan early flowering 3 (ELF3) adalah sensor panas utama, yang sebagian besar aktif di malam hari. Namun, model-model ini tidak menjelaskan bagaimana tumbuhan bereaksi terhadap panas di siang hari, ketika cahaya dan suhu tinggi. Untuk mengeksplorasi hal ini, tim menggunakan Arabidopsis, tumbuhan berbunga kecil yang sering digunakan dalam studi genetik. Mereka memaparkan tumbuhan pada suhu dan kondisi cahaya yang berbeda, mengamati bagaimana batangnya, yang disebut hipokotil, tumbuh sebagai respons terhadap kehangatan.
Temuan menunjukkan bahwa kemampuan phytochrome B untuk mendeteksi panas menurun dalam cahaya terang. Meskipun demikian, tumbuhan masih merespons panas, menunjukkan bahwa sensor lain berperan. Tes lebih lanjut menunjukkan bahwa tumbuhan dapat bereaksi terhadap kehangatan dalam cahaya, tetapi tidak dalam gelap, ketika phytochrome B tidak berfungsi. Penambahan gula ke media tumbuh memulihkan respons ini, yang mengindikasikan gula bertindak sebagai sinyal untuk suhu yang lebih tinggi.
Studi ini juga menemukan bahwa suhu yang lebih tinggi menyebabkan pati di daun terurai, melepaskan sukrosa. Gula ini menstabilkan protein yang disebut PIF4, yang mengontrol pertumbuhan. Tanpa sukrosa, PIF4 terdegradasi dengan cepat; dengan adanya sukrosa, protein tersebut terakumulasi dan menjadi aktif ketika sensor lain, ELF3, juga merespons panas. Mekanisme ganda ini, yang melibatkan gula dan protein, memungkinkan tumbuhan menyesuaikan pertumbuhannya sebagai respons terhadap panas di siang hari. Penemuan ini, yang diterbitkan di Nature Communications pada tahun 2025, menawarkan pemahaman yang lebih bernuansa tentang termosensing tumbuhan.
Memahami bagaimana tumbuhan mendeteksi panas di siang hari sangat penting untuk menciptakan praktik pertanian yang memastikan ketahanan pangan dalam perubahan iklim. Penelitian ini dapat membantu mengembangkan tanaman yang lebih tahan terhadap suhu ekstrem. Pengetahuan ini dapat digunakan untuk mengembangbiakkan tanaman yang dapat lebih baik menahan dampak perubahan iklim, memastikan pasokan makanan yang stabil.