Teknik hortikultura yang telah berusia berabad-abad—cangkok—mendapatkan perhatian baru sebagai metode yang berpotensi revolusioner untuk mengedit gen berbagai jenis tanaman, terutama tanaman yang terbukti sulit atau tidak mungkin dimodifikasi menggunakan pendekatan konvensional. Strategi inovatif ini dapat secara signifikan meningkatkan produktivitas pertanian dan nilai gizi sekaligus mengurangi dampak pertanian terhadap lingkungan dan mengatasi kenaikan harga pangan.
Tantangan Pengeditan Gen Tanaman
Kemampuan untuk mengubah genetika tanaman secara tepat melalui teknologi penyuntingan gen seperti CRISPR menawarkan alat yang ampuh untuk meningkatkan hasil dan ketahanan tanaman. Namun, memodifikasi pabrik dapat menjadi tantangan teknis. Berbeda dengan sel hewan, sel tumbuhan memiliki dinding sel yang kaku, sehingga sulit untuk memasukkan materi genetik. Teknik rekayasa genetika saat ini, seperti menembakkan pelet berlapis DNA (biolistik) atau menggunakan bakteri Agrobacterium, seringkali memerlukan regenerasi seluruh tanaman dari sel yang dimodifikasi. Proses ini tidak efektif untuk banyak spesies penting, termasuk kakao, kopi, bunga matahari, singkong, dan alpukat.
Kendala Regulasi dan Pendekatan Alternatif
Bahkan ketika pengeditan gen berhasil, ada masalah lain yang berperan: regulasi. Di beberapa negara, mutasi kecil yang terjadi secara alami yang disebabkan oleh penyuntingan gen diperlakukan seperti pemuliaan tanaman standar, tanpa melakukan uji coba regulasi yang panjang dan mahal. Namun, metode seperti biolistik dan Agrobacterium sering kali memasukkan DNA ekstra ke dalam genom tanaman, sehingga memicu proses peninjauan peraturan yang lebih menyeluruh dan lebih ketat. Para ilmuwan secara aktif mencari strategi alternatif untuk menghindari masalah ini, memungkinkan pengeditan gen tanpa memasukkan DNA asing.
Salah satu caranya adalah dengan menggunakan virus untuk mengirimkan kode RNA untuk komponen CRISPR. Namun, protein Cas9, elemen kunci dalam perangkat CRISPR, berukuran relatif besar, sehingga membatasi rangkaian RNA yang dapat diangkut secara efektif oleh sebagian besar virus.
Cangkok dan RNA: Kombinasi Baru
Pada tahun 2023, para peneliti di Institut Fisiologi Tanaman Molekuler Max Planck meluncurkan pendekatan baru yang menjanjikan. Menyadari bahwa tanaman menghasilkan jenis RNA khusus di akarnya yang dapat menyebar ke seluruh tanaman dan memasuki sel di pucuk dan daun, mereka merekayasa tanaman secara genetik untuk menghasilkan RNA tersebut. RNA ini mengkodekan dua komponen penting CRISPR: protein Cas yang melakukan pengeditan dan RNA pemandu yang mengarahkannya ke lokasi target. Mereka kemudian mencangkokkan pucuk tanaman yang tidak dimodifikasi ke akar tanaman hasil modifikasi tersebut, dan berhasil mencapai penyuntingan gen pada beberapa pucuk dan biji.
Memperluas Kemungkinan dengan Okulasi
Ugo Rogo di Universitas Pisa, Italia, dan rekan-rekannya yakin teknik ini memiliki potensi besar dan telah menerbitkan makalah yang mendorong pengembangan lebih lanjut. “Okulasi memberi kita kemungkinan untuk menggunakan sistem CRISPR pada pohon atau tanaman seperti bunga matahari,” jelas Rogo.
Keunggulan okulasi terletak pada kemampuannya menyambung tanaman yang berkekerabatan relatif jauh. Misalnya, tunas tomat berhasil dicangkokkan ke batang bawah kentang. Artinya, meskipun tidak mungkin merekayasa genetika batang bawah bunga matahari secara langsung untuk penyuntingan gen, para ilmuwan berpotensi merekayasa spesies terkait untuk menghasilkan batang bawah yang kompatibel.
Batang Bawah Universal untuk Pengeditan Gen
Setelah batang bawah yang sesuai dan mampu menghasilkan RNA CRISPR yang diperlukan telah terbentuk, batang bawah tersebut dapat digunakan untuk mengedit gen tanaman berspektrum luas. “Anda dapat menggunakan root untuk memberikan Cas9 dan panduan pengeditan ke semua jenis varietas elit,” kata Julian Hibberd dari Universitas Cambridge.
Ralph Bock, juga di Max Planck Institute, menyoroti efisiensi metode ini: “Membuat batang bawah transgenik bukanlah upaya yang besar, mengingat hanya perlu dibuat sekali, dan kemudian dapat digunakan selamanya dan untuk banyak spesies.”
Sebagai contoh nyata, hanya beberapa varietas anggur, seperti Chardonnay, yang dapat beregenerasi dari sel tunggal dan dapat dimodifikasi secara genetik. Namun, setelah batang bawah Chardonnay yang tahan penyakit dibuat melalui pengeditan gen, batang bawah tersebut dapat digunakan untuk semua varietas anggur.
Menggabungkan Pendekatan untuk Fleksibilitas yang Lebih Besar
Rogo membayangkan masa depan di mana pencangkokan dikombinasikan dengan penyampaian virus, sehingga memaksimalkan fleksibilitas. Batang bawah dapat menghasilkan rangkaian mRNA besar yang diperlukan untuk Cas9, sementara virus dapat menyediakan RNA pemandu yang lebih kecil. Strategi terpadu ini akan memungkinkan batang bawah yang sama digunakan untuk beragam pengeditan gen, sehingga menyediakan alat yang sangat serbaguna untuk perbaikan tanaman.
Teknik pencangkokan yang inovatif menawarkan solusi praktis dan terukur untuk memperluas kemungkinan penyuntingan gen, menjanjikan era baru kemajuan pertanian dan ketahanan pangan yang lebih baik bagi dunia yang sedang berkembang.
