Sebuah tim peneliti telah memetakan genom lengkap einkorn, biji-bijian kuno, mengungkap wawasan sejarah evolusi gandum. Terobosan ini memungkinkan pengembangan varietas roti gandum dengan karakteristik yang lebih baik seperti ketahanan terhadap penyakit, hasil panen lebih tinggi, dan ketahanan banting lebih baik.
Para peneliti telah memetakan genom gandum einkorn kuno, membuka jalan untuk membiakkan varietas gandum roti yang lebih tangguh dan bergizi dengan memanfaatkan keragaman genetik einkorn.
Membangun reputasi Timur Tengah sebagai salah satu tempat kelahiran bersejarah domestikasi tanaman serealia, tim yang dipimpin KAUST telah menyusun peta genom lengkap pertama dari biji-bijian kuno yang dikenal sebagai einkorn.
Urutan sepanjang 5,2 miliar huruf memberikan gambaran tentang asal usul evolusi gandum yang berbeda jenis. Hal ini dapat membantu para petani dan pemulia tanaman untuk mengembangkan varietas roti gandum yang lebih tahan terhadap penyakit, hasil lebih tinggi, dan lebih tahan banting.
Memanfaatkan Keanekaragaman Genetik untuk Pemuliaan di Masa Depan
“Dengan memahami keragaman genetik dan sejarah evolusi einkorn, para peneliti kini dapat memanfaatkan potensinya untuk upaya pemuliaan di masa depan dan pengembangan varietas gandum yang lebih tangguh dan bergizi,” kata Hanin Ahmed, salah satu penulis pertama studi tersebut, dan mantan Ph.D. D. mahasiswa di KAUST.
Einkorn adalah salah satu biji-bijian peliharaan tertua di dunia, yang berasal lebih dari 10.000 tahun yang lalu di daerah subur di Timur Tengah, tempat penanamannya dimulai. Dikenal sebagai Monokokus gandumeinkorn masih dikonsumsi hingga saat ini, karena profil rasanya yang unik dan banyak manfaat nutrisinya. Namun, signifikansinya dalam produksi pangan global selama ribuan tahun perlahan-lahan menurun seiring dengan melonjaknya popularitas roti gandum.
Lukisan dari Monokokus gandum menunjukkan paku gandum einkorn peliharaan (kiri) dan liar (kanan). 70x50cm, cat air di atas kertas. Kredit: © 2023 Robyn Palescandolo untuk Pusat Pertanian Gurun KAUST
Varietas gandum roti umumnya menghasilkan hasil yang lebih tinggi, sehingga lebih layak secara ekonomi untuk pertanian komersial skala besar. Namun, dibandingkan dengan gandum liar, gandum modern memiliki keragaman genetik yang berkurang – dan banyak pemulia kini khawatir tentang bagaimana hasil tanaman yang ada saat menghadapi perubahan iklim dan ancaman penyakit baru.
Masukkan einkorn. Karena biji-bijian kuno ini memiliki kumpulan gen yang lebih besar, maka biji-bijian tersebut dapat menyimpan rahasia genetik yang diperlukan untuk mengembangkan gandum yang dapat terus memberi makan populasi dunia yang terus bertambah.
Mengungkap Rahasia Biji-bijian Kuno
Untuk mengungkap rahasia tersebut, tim yang dipimpin oleh Simon Krattinger dan Jesse Poland dari KAUST, mengerahkan kombinasi DNA teknologi pengurutan untuk menciptakan kumpulan genom berkualitas tinggi untuk varietas einkorn liar dan peliharaan.
Para peneliti sebelumnya berasumsi bahwa evolusi gandum adalah proses yang stabil dengan pencampuran spesies gandum yang berbeda secara terbatas. Namun, menurut Krattinger: “Analisis genom kami sekarang menunjukkan bahwa sejarah gandum jauh lebih kompleks dan melibatkan banyak percampuran dan aliran gen antara spesies gandum yang berbeda,” termasuk einkorn, yang kemungkinan besar tumbuh berdekatan dengan varietas gandum lainnya. menyebabkan pencampuran DNA antara dua spesies yang berkerabat dekat yang masih terlihat hingga hari ini.
Sama seperti genom manusia yang mengandung rangkaian sepupu Neanderthal kita, genom gandum roti modern juga dipenuhi dengan sisa-sisa DNA einkorn.
Memang benar, pengenalan gen einkorn di masa lalu mungkin berperan dalam membantu gandum roti beradaptasi terhadap perubahan kondisi iklim, catat Krattinger. Dan jika sejarah bisa menjadi indikasi, hal serupa juga bisa terjadi di masa depan, terutama dengan bantuan teknik pemuliaan modern yang dipandu secara molekuler.
“Sumber daya laboratorium kami akan membantu secara tepat mentransfer gen bermanfaat dari einkorn menjadi gandum,” kata Krattinger.
Referensi: “Genomic Einkorn menyoroti sejarah gandum pisant tertua” oleh Hanin Ibrahim Ahmed, Matthias Heuberger, Adam Schoen, Dal-Hoe Koo, Jesus Quiroz-Chavez, Laxman Adhikari, John Raupp, Stéphane Cauet, Nathalie Rodde, Charlotte Cravero, Caroline Callot, Gerard R. Lazo, Nagarajan Kathiresan, Parva K. Sharma, Ian Moot, Inderjit Singh Yadav, Lovepreet Singh, Gautam Saripalli, Nidhi Rawat, Raju Datla, Naveenkumar Athiyannan, Ricardo H. Ramirez-Gonzalez, Cristobal Uauy, Thomas Wicker, Vijay K .Tiwari, Michael Abrouk, Jesse Poland dan Simon G. Krattinger, 2 Agustus 2023, Alam.
DOI: 10.1038/s41586-023-06389-7
