Pengaruh ozon pada bibit padi

The effect of ozone on rice seedlings

Pengaruh ozon pada bibit padi Ozon tingkat dasar adalah polutan yang dapat menyebabkan iritasi paru-paru, nyeri dada, dan gejala lainnya pada manusia. Untuk melepaskan diri dari beberapa efek ozon, kita bisa berjalan di dalam ruangan, tetapi bagaimana dengan tumbuhan, saudara sepupu kita yang jauh — dan stasioner? 

Para ilmuwan tahu bahwa ozon merusak tanaman, seperti beras, dan mengurangi hasil panen mereka. Karena beras adalah salah satu tanaman pangan terpenting di Asia, Randeep Rakwal di Institut Nasional Sains dan Teknologi Industri Maju (AIST; Jepang) dan Laboratorium Penelitian untuk Bioteknologi Pertanian dan Biokimia (RLABB; Nepal), terkejut menemukan bahwa tidak ada yang mempelajari bagaimana ozon mempengaruhi tanaman pada tingkat molekuler. Jadi, dia dan rekannya di AIST; RLABB; Universitas Sejong (Korea Selatan); Universitas Prefektur Akita; Institut Ilmu Agrobiologi Nasional; Institut Nasional untuk Studi Lingkungan (semua di Jepang); dan Institut Nasional Keselamatan dan Kesehatan Kerja, Jepang, mengambil pendekatan sistem biologi untuk membahas topik tersebut. Dalam JPR (2008, 7, 2980-2998), para ilmuwan melaporkan bahwa berbagai gen, protein, dan metabolit secara berbeda diatur dalam bibit padi yang terpapar pada konsentrasi ozon yang tinggi dibandingkan dengan kontrol. Beberapa studi tentang respon ozon tanaman telah dilakukan dengan Arabidopsis thaliana, tetapi hanya sedikit yang dilakukan dengan beras. Rakwal mengatakan bahwa beberapa peneliti berpikir bahwa jika sebuah pertanyaan dialamatkan pada A. thaliana, organisme model yang termasuk dalam klasifikasi tanaman berbunga yang dikotomi, maka tidak perlu mengejarnya di tanaman lain, seperti beras, yang merupakan monokotil. . (Kapas, bunga matahari, kacang kedelai, dan tanaman berdaun lebar lainnya jatuh ke dalam kelas yang dicot, sedangkan gandum, jagung, dan rumput lainnya adalah monokot.) Namun, ia menjelaskan bahwa struktur monokotil dan dicot berbeda, “dan ketika kita melihat gen, sekarang kita menyadari bahwa gen tertentu mungkin memiliki peraturan tertentu di Arabidopsis, tetapi peraturan ini mungkin berlawanan dengan beras. ”Untuk menguji efek ozon pada beras, bibit ditanam selama 2 minggu.dalam kondisi normal, dan kemudian beberapa tanaman dipindahkan ke ruang ozon. Konsentrasi ozon ditetapkan menjadi 0,2 ppm, tingkat yang kadang-kadang terlampaui selama bulan-bulan musim panas di wilayah sekitar Tokyo, kata Rakwal. Untuk memeriksa tahap awal respons tanaman, tim mengambil sampel pada 1, 12, dan 24 jam paparan. Ekspresi gen dipantau pada ketiga titik waktu dengan mikroarray, tetapi proteomik dan metabolomik

analisis dilakukan hanya dengan sampel yang diambil pada 24 jam. Strategi ini diterapkan untuk mendapatkan hasil maksimal untuk anggaran para peneliti; mereka beralasan bahwa efek pada protein dan metabolit akan terjadi lebih lama daripada perubahan ekspresi gen. Di antara 1535 gen yang secara diferensial diatur dalam beras yang diolah ozon dibandingkan dengan kontrol, para peneliti menemukan gen penyandi untuk beberapa faktor transkripsi, protein pemberi sinyal, dan faktor-faktor metabolik. Banyak gen yang diidentifikasi diketahui memainkan peran dalam respons stres, tetapi beberapa memiliki fungsi yang tidak diketahui. Rakwal mencatat bahwa faktor transkripsi baru, 

MAP kinase, dan protein kinase kalsium ditemukan naik atau turun diatur dalam beras yang diolah ozon. Beberapa gen metabolisme terlibat dalam produksi antioksidan; ini diharapkan karena ozon menyebabkan pembentukan spesies oksigen reaktif pada tumbuhan. Namun, berbeda dengan laporan tentang respon tanaman A. thaliana yang mengalami perawatan ozon, gen penyandian untuk produksi asam salisilat tidak diinduksi pada beras. Protein beras dipisahkan oleh 2DE dan dianalisis dengan MS / MS. Sebanyak 21 protein yang tidak teridentifikasi diidentifikasi sebagai diregulasi secara berbeda. Rakwal menunjukkan bahwa beberapa fragmen RuBisCO, protein yang terlibat dalam fotosintesis, diidentifikasi dalam bibit yang diolah ozon. Dengan demikian, protein mungkin terdegradasi menjadi fragmen yang lebih kecil sebagai respons terhadap perlakuan ozon. Selain itu, protein yang berhubungan dengan pertahanan diregulasi pada tanaman yang dirawat. Tingkat protein dan tingkat transkrip yang sesuai tidak selalu berkorelasi dengan baik, tetapi Rakwal menjelaskan bahwa, dalam banyak kasus, ini dapat dihubungkan dengan regulasi aktivitas protein dengan modifikasi pasca-transnasional. Sebaliknya, tingkat transkrip gen yang terlibat dalam jalur metabolisme umumnya berkorelasi baik dengan tingkat metabolit. Metabolit dianalisis oleh CE / MS, dan 24 secara diferensial diatur. Rakwal mengatakan bahwa γ-aminobutyric acid (GABA), yang berfungsi sebagai neurotransmiter pada mamalia, meningkat pada beras yang diolah ozon. Meskipun para peneliti tidak tahu peran yang tepat dari GABA dalam tumbuhan, Rakwal berhipotesis bahwa 'mungkin memainkan peran ganda baik sebagai molekul sinyal dan metabolit.' Rakwal dan rekan sekarang memiliki beberapa petunjuk bagus dalam pencarian mereka untuk menemukan molekul efek ozon pada tanaman padi. Akhirnya, mereka ingin menemukan penanda molekuler yang dapat membantu mereka mengevaluasi toleransi berbagai kultivar padi. Tujuan utamanya adalah untuk mengintegrasikan data ozon ke dalam proyek perubahan iklim berskala lebih besar yang mencakup studi tentang tingkat CO2 dan suhu tinggi, kata Rakwal. —Katie Cottingham