TANAMAN memiliki cara untuk tetap berfotosintesis tanpa kehilangan banyak air ketika sumber air terbatas. Mekanisme tersebut dilakukan dengan membuka pori-pori daun pada malam hari untuk menyerap karbon dioksida, kemudian menutupnya pada siang hari untuk mengurangi penguapan. Cara ini dikenal sebagai Crassulacean Acid Metabolism (CAM) dan ditemukan dalam beragam bentuk pada pohon tropis Clusia.
Dikutip dari jurnal Nature Communications, tim yang dipimpin Wolfram Weckwerth dari Universitas Wina menganalisis genom tiga spesies Clusia, yakni Clusia rosea, Clusia minor, dan Clusia major, yang memiliki karakter fotosintesis berbeda.
Cara Clusia Menghemat Air
Pada mekanisme CAM, karbon dioksida yang diserap pada malam hari diikat dan disimpan dalam bentuk asam malat. Ketika siang, stomata ditutup sehingga kehilangan air melalui penguapan dapat ditekan. Karbon yang telah disimpan kemudian digunakan dalam proses fotosintesis. Strategi tersebut membuat CAM menjadi mekanisme yang efisien dalam penggunaan air.
Kemampuan Clusia menjalankan mekanisme ini sebenarnya telah diamati lebih dari 200 tahun lalu. Pada 1800, Alexander von Humboldt merendam daun Clusia rosea dalam air dan mengamati tidak adanya gelembung udara meski daun tersebut terkena sinar matahari. Pengamatan itu kemudian diketahui berkaitan dengan mekanisme CAM pada tanaman tersebut.
Tiga Spesies, Strategi Berbeda
Untuk melihat bagaimana perbedaan tersebut terbentuk, peneliti mengamati ketiga spesies sepanjang hari dalam kondisi rumah kaca yang mendekati lingkungan alami dengan tingkat ketersediaan air berbeda. Pengamatan tersebut menggabungkan pengukuran fisiologis dengan analisis aktivitas gen, protein, dan produk metabolisme.
Hasilnya menunjukkan Clusia rosea memiliki CAM yang kuat dengan penyimpanan karbon dioksida pada malam hari dalam bentuk asam malat. Sementara itu, Clusia minor terutama mengaktifkan CAM ketika mengalami kondisi stres.
Adapun Clusia major menunjukkan bentuk hibrida antara fotosintesis C₃ dan CAM. Perbedaan tersebut juga tercermin dalam aktivitas gen dan profil metabolisme ketiga spesies.
Analisis genom kemudian menunjukkan bahwa ketiga spesies merupakan poliploid kuno, yaitu genomnya mengalami penggandaan selama evolusi.
Dalam proses berikutnya, genom mengalami restrukturisasi selama jutaan tahun. Sejumlah salinan gen dapat hilang, menjadi tidak aktif, atau mengambil fungsi baru. Perubahan tersebut berkaitan dengan keragaman karakter CAM yang ditemukan pada Clusia.
Temuan tersebut menunjukkan bahwa keragaman CAM pada Clusia berkaitan dengan penggandaan genom dan perubahan genetik yang berlangsung dalam waktu panjang.
Laporan soal tanaman Clusia ini memberikan gambaran mengenai bagaimana perubahan pada genom dapat berkaitan dengan munculnya strategi fotosintesis yang berbeda pada satu genus tanaman. Tanaman CAM membutuhkan lebih sedikit air sehingga mekanisme tersebut menjadi salah satu model potensional untuk tanaman ynag tahan terhadap perubahan iklim. Data genomik dalam penelitian ini juga dapat membantu mengidentifikasi proses metabolisme yang berkaitan dengan fiksasi karbon dioksida dan penggunaan air secara efisien.
(H-4)