Satu dekade penelitian tentang regulasi transkripsi dari biosintesis dan sinyalisasi etilen pada tanaman karet telah mengungkap banyak informasi terkait produksi lateks hingga Kering Alur Sadap. Kerjasama penelitian internasional dimana PPBBI terlibat aktif telah menghasilkan teori, skema dan teknologi baru. Ke depan, segala informasi ini seyogyanya dapat diintegrasikan dalam usaha peningkatan produksi karet di Indonesia dan dunia.
Telah diketahui sejak lama bahwa etilen, hormon tanaman berbentuk gas, memiliki peran pleiotropik dalam pertumbuhan serta proses pertahanan tanaman terhadap cekaman [1]. Salah satu peran paling utama dari fitohormon tersebut adalah pengaturan produksi karet alam pada tanaman karet (Hevea brasiliensis). Ethephon, senyawa berbentuk pasta yang sering disebut sebagai pelepas etilen, diaplikasikan pada panel sadap tanaman karet untuk meningkatkan hasil karet alam dengan merangsang aliran dan regenerasi lateks diantara dua waktu penyadapan [2]. Ethephon diketahui merangsang induksi banyak famili gen terkait dengan metabolisme seluler pada jaringan latisifer penghasil lateks. Sebagaimana diketahui, cekaman yang disebabkan teknik penyadapan ditambah lingkungan (biotik dan abiotik) dapat menyebabkan gangguan fisiologis yang disebut Kering Alur Sadap (KAS) [3]. KAS tersebut dipicu oleh stres oksidatif pada sel lateks dan berhubungan dengan produksi etilen endogen. Dalam rangka memahami mekanisme kunci dari produksi lateks dan juga KAS, peneliti-peneliti internasional telah mempelajari secara intensif regulasi transkripsi dari biosintesis dan sinyalisasi etilen selama kurun waktu 10 tahun terakhir [4-8].
Kendati tergolong dalam riset dasar, hasil-hasil penelitian tersebut mengungkap sebagian mekanisme molekuler yang mendasari metabolisme lateks. Sinyal etilen ditangkap oleh sel tanaman melalui rangkaian respon [9]. Famili dari ratusan gen bernama Hevea brasiliensis Ethylene Response Factors (HbERFs) merupakan aktor terakhir yang teridentifikasi pada sinyal transduksi etilen [5]. Famili gen tersebut diketahui mengatur gen-gen respon etilen yang berada di daerah downstream seperti salah satunya transport sukrosa [10]. Sebagaimana diketahui, sukrosa merupakan sumber karbon utama untuk biosintesis partikel karet alam (cis-1,4-polyisopren) melalui jalur terpenoid [11]. Oleh sebab itu, pemuatan sukrosa secara efisien dalam sel penghasil karet alam (latisifer) merupakan proses yang sangat penting. Tidak hanya itu, dalam penelitian terbaru tahun 2015, kolaborasi tim peneliti dari tiga negara (Indonesia, Prancis, dan Cina) membuktikan bahwa proses penyadapan tanaman karet menginduksi mekanisme kompleks dari regulasi transkripsi HbERFs yang terdiri dari pengaruh cekaman antropogenik (perlakuan penyadapan dan stimulasi dengan ethephon) serta cekaman lingkungan (biotik dan abiotik) [8]. Dari hasil penelitian tersebut dapat disimpulkan bahwa proses aliran lateks yang sehat memerlukan kinerja yang baik antara regulasi gen, sistem antioksidan dan sinyalisasi oksida nitrat.
Salah satu fitur unik dari tanaman karet adalah toleransi terhadap cekaman antropogenik saat penyadapan dan stimulasi dengan ethephon yang berulang [8]. Toleransi tersebut yang diterjemahkan oleh sel dalam bentuk homeostasis membuat sel lateks dapat terus menghasilkan karet alam, meskipun penyadapan dilakukan sekurang-kurangnya setiap dua hari. Ketika keseimbangan tersebut terganggu, maka timbulah permasalahan KAS pada perkebunan karet. Hal tersebut dapat terjadi karena sistem antioksidan tidak lagi mampu menahan radikal-radikal bebas yang terus menumpuk di dalam sel akibat dari cekaman [3]. Radikal bebas kemudian menyebabkan peroksidasi dari dinding sel lutoid yang akhirnya melepaskan protein koagulan seperti Hevein dan Chitinase [12]. Partikel karet didalam sel latisifer menjadi pekat dan tidak dapat mengalir keluar dari panel sadap. Pada tahap lanjut, kulit batang karet dapat mengalami nekrosis dan pembusukan hingga akhirnya pohon karet tidak dapat berproduksi kembali.
Proses molekuler dan seluler dari KAS pada karet masih menjadi perdebatan di kalangan peneliti serta masih berada pada ranah penelitian. Penelitian-penelitian terbaru mengutamakan pemahaman fisiologis dan regulasi transkripsi untuk menemukan gen-gen kunci potensial dalam proses sianogenesis (kematian sel) yang terkait langsung dengan KAS. Ratusan gen yang dikelompokkan dalam 10 grup fungsional menunjukkan bahwa mekanisme respon terhadap KAS melibatkan sistem pertahanan tanaman, metabolisme protein serta biosintesis karet [13]. Kompleksitas dari respon molekuler ternyata tidak berhenti pada level transkripsi. RNA mikro diketahui berperan besar dalam mengatur ekspresi dari gen-gen diatas. Mekanisme post-transkripsi melalui RNA mikro membantu sel mengatur aktivasi dan inaktivasi gen secara cepat dalam mempertahankan diri pada kasus KAS. Pengaturan sistem hormonal, seperti etilen merupakan salah satu aspek yang dikendalikan oleh RNA mikro pada tanaman karet [14].
Setelah satu dekade, penelitian untuk menguak pengetahuan tentang mekanisme regulasi dari sistem produksi lateks telah mendulang banyak informasi. Namun demikian, informasi berharga tersebut masih perlu untuk dilengkapi dan disempurnakan dengan penelitian-penelitian selanjutnya. Kerjasama penelitian internasional dan nasional dimana PPBBI terlibat secara aktif dengan institusi partner seperti CIRAD (Prancis), BIG/CATAS (Cina) dan RRIT (Thailand); masih terus ditingkatkan untuk bersama-sama bekerja memperbaiki produksi karet dunia pada umumnya dan Indonesia pada khususnya. Dalam kurun waktu beberapa tahun ke depan, semua tools berlabel high-tech ini seyogyanya dapat dimanfaatkan dengan baik dalam aplikasi riil di perkebunan karet untuk meningkatkan produksi lateks.
Referensi
1. Chen YF, Etheridge N, Schaller GE (2005) Ethylene signal transduction. Ann Bot 95: 901-915.
2. Zhu J, Zhang Z (2009) Ethylene stimulation of latex production in Hevea brasiliensis. Plant Signaling & Behavior 4: 1072-1074.
3. Jacob JL, Prévôt JC, Lacrotte R (1994) Tapping panel dryness in Hevea brasiliensis. Plant Rech Dev 2: 15-21.
4. Kuswanhadi, Leclercq J, Rio M, Tregear J, Ducamp-Collin MN, et al. (2010) Isolation of Three Members of The Multigene Family Encoding ACC Oxidases in Hevea brasiliensis and Inverstigation of Their Responses to Ethylene Stimulation and Wounding. Journal of Rubber Research 13: 185-205.
5. Duan C, Argout X, Gébelin V, Summo M, Dufayard J-F, et al. (2013) Identification of the Hevea brasiliensis AP2/ERF superfamily by RNA sequencing. BMC Genomics 14: 30.
6. Piyatrakul P, Yang M, Putranto R-A, Pirrello J, Dessailly F, et al. (2014) Sequence and Expression Analyses of Ethylene Response Factors Highly Expressed in Latex Cells from Hevea brasiliensis. PLoS ONE 9: e99367.
7. Pirrello J, Leclercq J, Dessailly F, Rio M, Piyatrakul P, et al. (2014) Transcriptional and post-transcriptional regulation of the jasmonate signalling pathway in response to abiotic and harvesting stress in Hevea brasiliensis. BMC Plant Biology 14: 1-17.
8. Putranto R-A, Duan C, Kuswanhadi, Chaidamsari T, Rio M, et al. (2015) Ethylene Response Factors Are Controlled by Multiple Harvesting Stresses in Hevea brasiliensis. PLoS ONE 10: e0123618.
9. Etheridge N, Chen Y-F, Schaller GE (2005) Dissecting the ethylene pathway of Arabidopsis. Briefings in Functional Genomics & Proteomics 3: 372-381.
10. Tang C, Huang D, Yang J, Liu S, Sakr S, et al. (2010) The sucrose transporter HbSUT3 plays an active role in sucrose loading to laticifer and rubber productivity in exploited trees of Hevea brasiliensis (para rubber tree). Plant Cell Environ 33: 1708-1720.
11. Tupý J (1989) Sucrose supply and utilization for latex production. In: d’Auzac J, Jacob JL, Chrestin H, editors. Physiology of Rubber Tree Latex. Boca Raton, Florida: CRC Press Inc. pp. 179-218.
12. Gidrol X, Chrestin H, Tan HL, Kush A (1994) Hevein, a lectin-like protein from Hevea brasiliensis (rubber tree) is involved in the coagulation of latex. Journal of Biological Chemistry 269: 9278-9283.
13. Li D, Deng Z, Chen C, Xia Z, Wu M, et al. (2010) Identification and characterization of genes associated with tapping panel dryness from Hevea brasiliensis latex using suppression subtractive hybridization. BMC Plant Biol 10: 140.
14. Gébelin V, Leclercq J, Kuswanhadi, Argout X, Chaidamsari T, et al. (2013) The small RNA profile in latex from Hevea brasiliensis trees is affected by tapping panel dryness. Tree Physiology 33: 1084-1098.
