Peran Tak Terduga Kloroplas dalam Sistem Kekebalan Tanaman

KOMPAS.com - Tanaman memiliki sistem kekebalan yang kompleks untuk melindungi diri dari serangan patogen.

Biasanya, peran utama dalam sistem kekebalan tanaman ini dianggap sebagai tanggung jawab sitoplasma sel, inti sel, dan organel selular lainnya.

Namun, penelitian terbaru telah mengungkapkan peluang baru dalam memahami peran kloroplas, organel penting dalam fotosintesis, dalam menjaga kekebalan tanaman. 

Dikutip dari Earth.com, Senin (30/10/2023), para ilmuwan yang dipimpin oleh Universitas California, Davis, telah melakukan studi baru-baru ini yang mengungkapkan peran kloroplas dalam memperkuat sistem kekebalan tanaman terhadap patogen virus dan bakteri.

Penemuan ini mengungkapkan peran tambahan kloroplas yang selama ini dikenal hanya sebagai pabrik makanan tanaman dari energi matahari.

Imun tanaman

Penelitian sebelumnya mengindikasikan bahwa produksi stromula meningkat saat tanaman mendeteksi infeksi, mengisyaratkan kemungkinan peran pentingnya dalam kekebalan tanaman.

Stromula tampaknya bertindak sebagai kolektor kloroplas di sekitar inti sel dan berfungsi sebagai saluran untuk mentransmisikan sinyal pertahanan.

Dalam studi terbaru ini, para peneliti telah mengidentifikasi protein kunci yang terkait dengan pembentukan stromula selama respons imun tanaman.

Para ahli memfokuskan penelitian mereka pada kinesin, yaitu protein motorik yang memfasilitasi pergerakan intraseluler, dan seringkali berhubungan dengan sitoskeleton sel yang terdiri dari mikrotubulus dan filamen aktin.

Mereka tertarik pada kinesin tumbuhan yang memiliki kemampuan unik untuk berinteraksi dengan kedua jenis serat sitoskeletal ini.

Penelitian menemukan bahwa kinesin KIS1 adalah protein yang memicu pembentukan stromula, dan stromula ini memerlukan mikrotubulus dan aktin.

Penulis senior, Savithramma Dinesh-Kumar, ahli biologi tumbuhan dari UC Davis, menekankan pentingnya penemuan ini.

"Jika kita dapat memahami lebih dalam bagaimana organel seperti kloroplas membantu sel dalam pertahanan diri di tingkat sel, kita berpotensi untuk mengembangkan cara meningkatkan resistensi terhadap patogen," ungkapnya.

Hasil studi ini memiliki potensi untuk meningkatkan ketahanan tanaman terhadap patogen melalui pemahaman yang lebih baik tentang peran stromula.

Peran kloroplas untuk imun tanaman

Selain itu, sebuah penelitian yang diterbitkan di jurnal MDPI pada tahun 2019 juga membahas peran kloroplas dalam memperkuat sistem kekebalan tanaman.

Kloroplas memegang peran kunci dalam meningkatkan kekebalan tanaman melalui beberapa mekanisme, termasuk sintesis metabolit sekunder, senyawa pertahanan, serta fitohormon seperti asam jasmonat dan asam salisilat.

Penelitian ini juga mengungkapkan interaksi dengan jamur juga mempengaruhi fungsi kloroplas.

Seperti yang terlihat dalam contoh infeksi padi oleh jamur Rhizoctonia solani, yang mengakibatkan perubahan struktural kloroplas dan peningkatan produksi spesies oksigen reaktif (ROS) serta penurunan performa fotosintesis.

Selain itu, saat aktivasi pertahanan tanaman, kloroplas seringkali berpindah dari dari fotosintesis ke lokasi yang lebih dekat dengan patogen atau nukleus.

Misalnya, pada tanaman Nicotiana benthamiana, kloroplas mengumpul di sekitar nukleus selama respons pertahanan terhadap bakteri, virus, atau ekspresi protein virus.

Kloroplas juga dapat menjadi sasaran efektor patogen yang memengaruhi kekebalan tanaman secara keseluruhan.

Kesimpulannya, kloroplas adalah organel yang krusial dalam sistem kekebalan tanaman dan berkontribusi pada kemampuan tanaman untuk melawan patogen.