Rencana Decadal untuk Ilmu Tumbuhan Mulai Mengambil Bentuk

Bunga matahari.

Departemen Pertanian AS

Ilmuwan tanaman AS telah mengambil langkah pertama menuju rencana 10 tahun untuk membantu meningkatkan pasokan pangan global menggunakan praktik berkelanjutan dan untuk membuat kemajuan dalam memahami cara kerja pabrik.

Ada kebutuhan besar dan potensi besar saat ini, kata Gary Stacey, seorang ilmuwan tanaman di University of Missouri, Columbia, yang memimpin pertemuan tertutup minggu lalu di Bethesda, Maryland, yang diorganisir oleh Perhimpunan Ahli Biologi Tumbuhan Amerika. Pertemuan tersebut menarik 75 ilmuwan tanaman dari lembaga-lembaga di seluruh negeri, serta perwakilan tambahan dari pemerintah, industri, dan masyarakat profesional lainnya.

Harga pangan dan permintaan makanan meningkat, kata Stacey, perubahan iklim memengaruhi habitat alami dan juga lahan pertanian, dan ada peningkatan upaya untuk menggunakan tanaman untuk energi. Tetapi ilmuwan tanaman sebagian besar berada di sela-sela dalam mengatasi masalah-masalah yang meningkat ini. "Mereka tidak dikenal karena potensi [kontribusi] mereka, mungkin bahkan tidak di dalam komunitas tumbuhan dan tentu saja tidak di luarnya, " kata Keith Yamamoto, seorang ahli biologi molekuler di University of California, San Francisco. Pada tahun 2009, ia memimpin panel dari Dewan Riset Nasional Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional yang laporannya menekankan peran potensial ilmu tanaman dalam memenuhi kebutuhan masyarakat.

Peserta lokakarya menandai ketahanan pangan dan kebutuhan akan Revolusi Hijau yang lebih hijau dan kedua sebagai masalah kritis. Kemajuan akan membutuhkan sistem model baru, spesies yang dipelajari secara intensif yang memberikan wawasan yang berguna baik dalam penelitian dasar maupun terapan. Seharusnya ada lebih banyak penekanan pada menggambarkan keragaman genetik, di mana gen untuk sifat-sifat yang berguna dilacak dalam berbagai spesies untuk potensi transfer ke tanaman yang bermanfaat secara ekonomi. Menjelang akhir itu, beberapa peserta menyerukan perluasan teknologi transgenik, sedemikian rupa sehingga gen-gen bernilai tambah dapat bergabung dengan beragam buah, sayuran, dan polong-polongan.

Ilmuwan lain menekankan bahwa tanaman, yang lingkungannya dapat dikontrol dengan ketat karena mereka tidak bergerak, mungkin merupakan model yang lebih baik daripada hewan untuk memahami hubungan antara genotipe, fenotipe, dan lingkungan. "Salah satu tujuan utama adalah untuk memodelkan dan menyimpulkan bagaimana tanaman benar-benar bekerja, berdasarkan informasi genom, dalam lingkungan yang berbeda, " kata Jim Carrington, presiden Pusat Sains Tanaman Donald Danforth di St. Louis, Missouri. Pertanyaan utama di atas meja termasuk bagaimana gen menentukan rentang sifat individu dan bagaimana lingkungan mempengaruhi manifestasi sifat-sifat tersebut. Teknologi penginderaan baru skala dari sel ke ekosistem akan diperlukan untuk mengeksplorasi pertanyaan-pertanyaan ini, para peserta menunjukkan.

Mempelajari bagaimana tanaman mentolerir kekeringan, panas, dan banjir bermanfaat tidak hanya untuk pertanian tetapi juga untuk memprediksi bagaimana spesies liar dapat mengatasi perubahan iklim, kata Edward Buckler, seorang ahli genetika dari Departemen Pertanian AS di Ithaca, New York. Dia ingin melihat penciptaan lokasi pemantauan jangka panjang untuk lingkungan pertanian di sepanjang garis yang National Network Observatory Network, sebuah proyek yang didanai oleh National Science Foundation, berharap lakukan untuk habitat alami.

Pengurutan genom yang lebih murah dan lebih cepat telah merevolusi semua aspek sains tanaman, termasuk karakterisasi keanekaragaman genetik. Banyak lagi genom tanaman yang harus dan akan diurutkan, kata Stacey. Tetapi sekuensing juga akan menjadi keuntungan untuk menggambarkan mikrobioma tanaman untuk memahami dampak penuh dari dunia mikroba pada fungsi tanaman, terutama yang berinteraksi dengan akar.

Yamamoto ingin melihat bidang bergerak di luar pemuliaan tanaman sebagai cara utama menghasilkan varietas baru karena metode saat ini bisa terlalu lama. Alih-alih, ia membayangkan menggunakan sistem biologi dan biologi sintetis untuk membuat tanaman rancangan yang dapat menahan, katakanlah, kekeringan ekstrem atau meningkatkan kualitas nutrisi makanan. Tetapi dia tidak yakin bahwa tujuan ambisius akan membuat pemotongan akhir laporan. "Saya tidak mendengar apa pun yang naik ke level tantangan 10 tahun, " katanya. "Ini adalah bukit terjal yang harus didaki untuk membuat orang berpikir 10 tahun ke depan dan benar-benar berani tentang banyak hal, terutama ketika mereka merasa sangat tidak nyaman tentang apa yang akan terjadi besok."

Yamamoto juga tidak yakin bahwa rencana 10 tahun akan mengarah pada pendanaan baru, mengingat situasi anggaran yang ketat saat ini. Perkiraan 8 tahun mematok dana federal tahunan untuk penelitian sains tanaman kompetitif di $ 350 juta, dan peserta mengatakan bahwa melipatgandakan jumlah itu, menjadi $ 1 miliar, tidak akan masuk akal. "Kita bisa dengan mudah menghabiskan itu pada satu teleskop, jadi bukankah memberi makan dunia bernilai sebanyak itu?" tanya Tom Brutnell, ahli biologi tanaman di Institut Penelitian Tanaman Boyce Thompson di Ithaca, New York.

Penyelenggara berharap untuk mengedarkan draft laporan pertemuan untuk komentar luar, dengan tujuan akhir menerbitkan laporan akhir pada Maret 2012 dengan prioritas lapangan. "Jika kita dapat menunjukkan bahwa kita melakukan upaya untuk memprioritaskan hal-hal, " Stacey menjelaskan, "Saya berharap itu akan memiliki lebih banyak pengaruh yang hanya [dilihat] sebagai tuntutan untuk pendanaan."