Penyelidik dari Jabatan Biokimia di Institut Sains India (IISc) telah menemui mekanisme yang telah lama dicari yang digunakan oleh tumbuhan darat primitif seperti bryophyta (termasuk lumut dan lumut hati) untukmengawal pertumbuhan tumbuhan– satu mekanisme yang juga telah dipelihara dalam tumbuhan berbunga yang baru berevolusi.
Kajian yang diterbitkan dalam jurnal Nature Chemical Biology, memberi tumpuan kepada pengawalaturan bukan klasik protein DELLA, pengatur pertumbuhan induk yang boleh menghalang pembahagian sel dalam tumbuhan embrio (tumbuhan darat).
"DELLA bertindak seperti bonggol laju, tetapi jika bonggol laju ini sentiasa ada, tumbuhan tidak boleh bergerak," jelas Debabrata Laha, profesor madya biokimia dan pengarang bersama kajian ini. Oleh itu, degradasi protein DELLA adalah penting untuk menggalakkan pertumbuhan tumbuhan. Dalam tumbuhan berbunga, DELLA terdegradasi apabila fitohormongiberelin (GA)mengikat pada reseptornya GID1, membentuk kompleks GA-GID1-DELLA. Seterusnya, protein penindas DELLA mengikat pada rantai ubiquitin dan didegradasi oleh proteasom 26S.
Menariknya, bryofit adalah antara tumbuhan pertama yang menjajah tanah, kira-kira 500 juta tahun yang lalu. Walaupun mereka menghasilkan fitohormon giberelin (GA), mereka kekurangan reseptor GID1. Ini menimbulkan persoalan: bagaimana pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan tanah awal ini dikawal selia?
Para penyelidik menggunakan sistem CRISPR-Cas9 untuk menyingkirkan gen VIH yang sepadan, sekali gus mengesahkan peranan VIH. Tumbuhan yang kekurangan enzim VIH berfungsi menunjukkan kecacatan pertumbuhan dan perkembangan yang teruk serta keabnormalan morfologi, seperti talus yang padat, pertumbuhan jejari yang terjejas, dan kekurangan kelopak. Kecacatan ini telah diperbetulkan dengan mengubah suai genom tumbuhan untuk menghasilkan hanya satu hujung (N-terminus) enzim VIH. Menggunakan teknik kromatografi canggih, pasukan penyelidikan mendapati bahawa N-terminus mengandungi domain kinase yang memangkinkan penghasilan InsP₈.
Para penyelidik mendapati bahawa DELLA adalah salah satu sasaran selular kinase VIH. Tambahan pula, mereka memerhatikan bahawa fenotip tumbuhan kekurangan MpVIH adalah serupa dengan tumbuhan Miscanthus multiforme dengan peningkatan ekspresi DELLA.
"Pada peringkat ini, kami ingin menentukan sama ada kestabilan atau aktiviti DELLA dipertingkatkan dalam tumbuhan yang kekurangan MpVIH," kata Priyanshi Rana, seorang pelajar kedoktoran dalam kumpulan penyelidikan Lahey dan penulis pertama kertas kerja tersebut. Selaras dengan hipotesis mereka, para penyelidik mendapati bahawa perencatan DELLA memulihkan kecacatan pertumbuhan dan perkembangan dalam tumbuhan mutan MpVIH dengan ketara. Penemuan ini menunjukkan bahawa kinase VIH mengawal selia DELLA secara negatif, sekali gus menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Para penyelidik menggabungkan kaedah genetik, biokimia dan biofizik untuk menjelaskan mekanisme bagaimana inositol pirofosfat mengawal selia ekspresi protein DELLA dalam bryofit ini. Secara khususnya, InsP₈, yang dihasilkan oleh MpVIH, mengikat protein MpDELLA, menggalakkan poliubiquitinasinya, yang seterusnya membawa kepada degradasi protein penindas ini oleh proteasom.
Penyelidikan mengenai protein DELLA bermula sejak Revolusi Hijau, apabila para saintis tanpa disedari mengeksploitasi potensinya untuk menghasilkan varieti separa kerdil yang berhasil tinggi. Walaupun mekanisme tindakannya tidak diketahui pada masa itu, teknologi moden telah membolehkan para saintis menggunakan penyuntingan gen untuk memanipulasi fungsi protein ini, sekali gus meningkatkan hasil tanaman dengan berkesan.
"Dengan pertumbuhan penduduk dan tanah pertanian yang semakin mengecil, peningkatan hasil tanaman menjadi kritikal," kata Raha. Memandangkan degradasi DELLA yang dikawal selia oleh InsP₈ boleh meluas dalam tumbuhan embrio, penemuan ini boleh membuka jalan untuk pembangunan tanaman hasil tinggi generasi akan datang.
Masa siaran: 31 Okt-2025